Thesis (M.S.)--West Virginia University, 2006. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains ix, 89 p. : ill. (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 67-70).

Thesis (M.S.)--West Virginia University, 2006. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains xii, 100 p. : ill. (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 87-91).

Thesis (M.S.)--West Virginia University, 2007. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains xiii, 145 p. : ill. (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 84-87).

Thesis (M.S.)--West Virginia University, 2007. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains xii, 108 p. : ill. (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 74-77).

Thesis (M.S.)--West Virginia University, 2001. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains xii, 89 p. : ill. (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 67-68).

En raison des de l’augmentation de la pollution à l’échelle mondial du notamment aux gaz d'échappement des automobiles, de nouvelles réglementations d'émissions ont été mises en place depuis les années 1990. Ces règlementations ont conduit à une évolution des carburants traditionnels vers les biocarburants et à des systèmes de post-traitement des gaz d'échappement, notamment pour les moteurs diesel, de plus en plus sophistiqués. Ils comprennent à ce jour une série d'unités catalytiques, contenant un filtre à particules, un catalyseur d’oxydation pour traiter le monoxyde de carbone et les hydrocarbures et enfin un catalyseur pour réduire les oxydes d’azote. Dans ce travail de thèse, deux de ces systèmes catalytiques industriels ont été étudiés, les catalyseurs à l'oxydation diesel (DOC) et les catalyseurs de réduction catalytique sélective (SCR). Une attention particulière est accordée à leur performance en présence de composés métaux alcalins. En effet, les alcalins sont présent dans les biocarburants et lorsque le biodiesel est utilisé comme carburant de remplacement, ils vont donc être présents dans les gaz d’échappement et à priori dans les systèmes de post-traitement. / Due to global lean exhaust gas and new emission regulations, exhaust after-treatment systems of diesel engines are getting more and more sophisticated and comprise a series of catalytic units. In the present work, two of these catalytic systems were studied, Diesel Oxidation Catalysts (DOC) and Selective Catalytic Reduction (SCR) catalysts. Particular attention is paid to their performance in the presence of alkali compounds when bio-diesel is utilized as the alternative fuel.Firstly, this thesis focuses on the catalytic behavior of the Diesel Oxidation Catalyst using different aging characteristics of road mileage in order to improve the efficiency of an ammonia SCR system on an after-treatment line composed by a DOC + DPF + SCR. The studied catalyst is a commercial diesel oxidation catalyst (Pt/Pd/Al2O3) provided by Continental. Hydrothermal aging under different conditions on carrots of monolith were performed. Also studied in the monolith form over the commercial DOC, the influence of the addition of different alkali metal species (K and Na) on the commercial DOC through catalytic tests performed on this structured catalyst under multicomponent (C3H6 / CO / NO / NO2) co-feeding conditions was explored. Aiming at investigating the effects of the presence of different alkali metal species on the DOC at the level of active phase, homemade bimetallic DOC is prepared and then different alkali metal species incorporated. Finally, encouraged by the evident influence of alkali compounds on DOCs, their impacts on the downstream SCR catalysts are also studied in this thesis. The studied SCR catalyst is a commercial V2O5-based catalyst provided by UMICORE company.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T17:04:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 293139.pdf: 5962096 bytes, checksum: cec152c8572e40981bae247eb034ac05 (MD5) / Devido à importância que o óleo diesel tem na atual matriz energética, principalmente nacional, é necessário que novos padrões de qualidade das emissões, provenientes da exaustão de motores diesel, sejam regulamentados. Entretanto, para que exista uma legislação específica para compostos orgânicos voláteis (COV) e/ou emissão odorante (ambos não regulamentados atualmente), é necessária que se tenham metodologias estabelecidas. Para tanto, esse trabalho visa propor metodologia para determinar compostos carbonilados, utilizando princípios da TO-11A, da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos, compostos inorgânicos (CO, NO e NOx) e concentração odorante, utilizando olfatometria dinâmica, na exaustão de motor diesel, monocilíndrico. Além disso, avaliam-se os efeitos de seis aditivos: Dietil Eter (DEE); Heptano HEPT); 1-Dodecanol (DOD); Acetato de 2- Metoxietila (MEA); Terc-butanol (TERC) e n-Hexadecano (CET), sobre a redução da emissão de compostos carbonilados, inorgânicos e concentração odorante. Os combustíveis utilizados nos estudos são formulações do diesel de referência, nomeado aqui S10, que contém baixo teor de enxofre (<10ppm). As formulações MEA1 (1% v/v), MEA5 (5% v/v), MEA15 (15% v/v), TERC1, TERC5, TERC15, DEE1, DEE2, DEE5, HEPT5, HEPT15, DOD5, CET2, CET5, CET15, CET30 e CET50 foram utilizadas nos testes relacionados às emissões inorgânicas e desempenho do motor. As formulações MEA15, TERC5, TERC15 e CET30 foram utilizadas também nos testes olfatométricos e determinação de compostos carbonilados. Os resultados demonstram que a formulação CET30 mostrou redução de 34,7 % na emissão de CO e concentração odorante, e 23,5 % nas emissões de carbonilados totais, comparativamente ao S10, sem alterar significativamente as emissões de NO e NOx. Dessa forma, sobre as condições aqui estudadas, esse aditivo demonstrou ser uma potencial alternativa para ser adicionada ao diesel visando a redução na emissão odorante da exaustão de motores diesel.

A qualidade dos combustíveis é um dos principais fatores que afetam o desempenho dos motores de combustão interna e é caracterizada por um conjunto de propriedades físicas e químicas. Neste trabalho foi investigada a influência da temperatura sobre algumas propriedades como a densidade, viscosidade dinâmica, ponto de névoa e de fluidez de diferentes combustíveis. Além disso, medidas envolvendo termogravimetria e espectrometria na região do infravermelho médio também foram conduzidas. Medidas de densidade em função da temperatura ou da concentração de biodiesel na amostra revelaram uma dependência linear, de forma que a redução da temperatura ou o aumento da concentração de biodiesel provocaram um aumento da densidade. O estudo reológico a partir de medidas de viscosidade permitiu identificar o comportamento de fluido Newtoniano para todas as amostras analisadas. Um ajuste exponencial do tipo Arrhenius foi utilizado para analisar a correlação entre viscosidade dinâmica e temperatura, possibilitando identificar uma temperatura limite, T*, abaixo da qual esse ajuste não é mais satisfeito e o processo de solidificação da amostra é desencadeado. Um diagrama de fases em função das temperaturas T*, do ponto de névoa e de fluidez foi elaborado, possibilitando identificar, em função da concentração de biodiesel da amostra, faixas de temperaturas onde as fases líquidas e/ou sólidas podem ser encontradas, bem como onde o ajuste entre a viscosidade dinâmica e a temperatura pode ser obtido por uma equação exponencial do tipo Arrhenius. Além disso, medidas calorimétricas revelaram uma maior energia por unidade de massa para as amostras de diesel padrão, e que esta energia decresce linearmente com o incremento da concentração de biodiesel na amostra. Termogramas revelaram diferentes perfis de degradação térmica para as amostras, de forma que um deslocamento da curva de degradação para temperaturas mais elevadas foi observado em função do aumento do teor de enxofre nas amostras de diesel padrão assim como pelo incremento da concentração de biodiesel nas amostras produzidas pela mistura entre diesel e biodiesel. A análise das amostras líquidas utilizando radiação com comprimento de ondas no infravermelho permitiram identificar diferentes grupos funcionais presentes nas amostras e estabelecer, em termos da intensidade da absorbância característica da dupla ligação Carbono-Oxigênio presentes nos ésteres do biodiesel, uma relação com a concentração de biodiesel presente na amostra. Neste sentido, por meio da análise de diferentes propriedades físicas e químicas das amostras estudadas, foi possível avaliar características e interdependências destas propriedades, principalmente no que diz respeito a variações da temperatura. Sendo assim, ao longo deste trabalho, são apresentados dados e apontamentos importantes para tratar do tema abordado. / Fuel quality is a major factor affecting the performance of internal combustion engines and it is characterized by a combination of physical and chemical properties. In this study, the influence of temperature on some properties such as density, dynamic viscosity, cloud point and pour point were investigated in different samples of fuels. In addition, measurements involving thermogravimetry and infrared spectroscopy were also performed. Density measurements as a function of temperature or concentration of biodiesel in the sample revealed a linear dependence, indicating that the temperature reduction or increase of the concentration of biodiesel results in a density increase. The rheological study from dynamic viscosity measurements identified the Newtonian fluid behavior for all samples. It was also observed an increase in the dynamic viscosity caused by the increase of the concentration of biodiesel in the sample and also the reducing the temperature. An exponential fit of the Arrhenius type equation was used to analyze the correlation between dynamic viscosity and temperature, allowing to identify a temperature limit, T*, below which this adjustment is lost and the sample solidification process is triggered. A phase diagram as a function of the biodiesel concentration and the temperature T*, the cloud point and poor point was prepared. This diagram shows the temperature ranges in which liquid and/or solid phases can be found, and where the fit between the temperature and dynamic viscosity can be obtained by an exponential equation of Arrhenius type. In addition, calorimetric measurements revealed a higher energy per mass unit for the standard diesel samples, and that this energy decreases linearly with increasing of biodiesel content. Thermal analysis showed different degradation profiles for the samples. Thermograms indicated a shift of the degradation curve at higher temperatures due to the increase in the sulfur content in the samples of standard diesel and also increasing the biodiesel concentration in the samples produced by mixture of diesel and biodiesel. The analysis of liquid samples using infrared radiation allowed the identification of different functional groups present in the samples and to establish, in terms of the intensity of the absorbance characteristic of the carbon-oxygen double bond present in the esters of biodiesel, a relation with the concentration of biodiesel present in the sample. In this sense, through the analysis of different physical and chemical properties of the samples, it was possible to evaluate characteristics and interrelationships of these properties, particularly in respect of temperature variations, which can favor or disfavor the increased biodiesel concentration in blends with diesel. Thus, throughout this study are presented important data and notes related with the theme.

A qualidade dos combustíveis é um dos principais fatores que afetam o desempenho dos motores de combustão interna e é caracterizada por um conjunto de propriedades físicas e químicas. Neste trabalho foi investigada a influência da temperatura sobre algumas propriedades como a densidade, viscosidade dinâmica, ponto de névoa e de fluidez de diferentes combustíveis. Além disso, medidas envolvendo termogravimetria e espectrometria na região do infravermelho médio também foram conduzidas. Medidas de densidade em função da temperatura ou da concentração de biodiesel na amostra revelaram uma dependência linear, de forma que a redução da temperatura ou o aumento da concentração de biodiesel provocaram um aumento da densidade. O estudo reológico a partir de medidas de viscosidade permitiu identificar o comportamento de fluido Newtoniano para todas as amostras analisadas. Um ajuste exponencial do tipo Arrhenius foi utilizado para analisar a correlação entre viscosidade dinâmica e temperatura, possibilitando identificar uma temperatura limite, T*, abaixo da qual esse ajuste não é mais satisfeito e o processo de solidificação da amostra é desencadeado. Um diagrama de fases em função das temperaturas T*, do ponto de névoa e de fluidez foi elaborado, possibilitando identificar, em função da concentração de biodiesel da amostra, faixas de temperaturas onde as fases líquidas e/ou sólidas podem ser encontradas, bem como onde o ajuste entre a viscosidade dinâmica e a temperatura pode ser obtido por uma equação exponencial do tipo Arrhenius. Além disso, medidas calorimétricas revelaram uma maior energia por unidade de massa para as amostras de diesel padrão, e que esta energia decresce linearmente com o incremento da concentração de biodiesel na amostra. Termogramas revelaram diferentes perfis de degradação térmica para as amostras, de forma que um deslocamento da curva de degradação para temperaturas mais elevadas foi observado em função do aumento do teor de enxofre nas amostras de diesel padrão assim como pelo incremento da concentração de biodiesel nas amostras produzidas pela mistura entre diesel e biodiesel. A análise das amostras líquidas utilizando radiação com comprimento de ondas no infravermelho permitiram identificar diferentes grupos funcionais presentes nas amostras e estabelecer, em termos da intensidade da absorbância característica da dupla ligação Carbono-Oxigênio presentes nos ésteres do biodiesel, uma relação com a concentração de biodiesel presente na amostra. Neste sentido, por meio da análise de diferentes propriedades físicas e químicas das amostras estudadas, foi possível avaliar características e interdependências destas propriedades, principalmente no que diz respeito a variações da temperatura. Sendo assim, ao longo deste trabalho, são apresentados dados e apontamentos importantes para tratar do tema abordado. / Fuel quality is a major factor affecting the performance of internal combustion engines and it is characterized by a combination of physical and chemical properties. In this study, the influence of temperature on some properties such as density, dynamic viscosity, cloud point and pour point were investigated in different samples of fuels. In addition, measurements involving thermogravimetry and infrared spectroscopy were also performed. Density measurements as a function of temperature or concentration of biodiesel in the sample revealed a linear dependence, indicating that the temperature reduction or increase of the concentration of biodiesel results in a density increase. The rheological study from dynamic viscosity measurements identified the Newtonian fluid behavior for all samples. It was also observed an increase in the dynamic viscosity caused by the increase of the concentration of biodiesel in the sample and also the reducing the temperature. An exponential fit of the Arrhenius type equation was used to analyze the correlation between dynamic viscosity and temperature, allowing to identify a temperature limit, T*, below which this adjustment is lost and the sample solidification process is triggered. A phase diagram as a function of the biodiesel concentration and the temperature T*, the cloud point and poor point was prepared. This diagram shows the temperature ranges in which liquid and/or solid phases can be found, and where the fit between the temperature and dynamic viscosity can be obtained by an exponential equation of Arrhenius type. In addition, calorimetric measurements revealed a higher energy per mass unit for the standard diesel samples, and that this energy decreases linearly with increasing of biodiesel content. Thermal analysis showed different degradation profiles for the samples. Thermograms indicated a shift of the degradation curve at higher temperatures due to the increase in the sulfur content in the samples of standard diesel and also increasing the biodiesel concentration in the samples produced by mixture of diesel and biodiesel. The analysis of liquid samples using infrared radiation allowed the identification of different functional groups present in the samples and to establish, in terms of the intensity of the absorbance characteristic of the carbon-oxygen double bond present in the esters of biodiesel, a relation with the concentration of biodiesel present in the sample. In this sense, through the analysis of different physical and chemical properties of the samples, it was possible to evaluate characteristics and interrelationships of these properties, particularly in respect of temperature variations, which can favor or disfavor the increased biodiesel concentration in blends with diesel. Thus, throughout this study are presented important data and notes related with the theme.

Les réglementations européennes étant de plus en plus restrictives en ce qui concerne les émissions de polluants et plus particulièrement les émissions d'oxydes d'azote (NOx) et de suies, l'objectif de ce travail est de fournir des outils de modélisation permettant l'analyse des mécanismes de réduction de ces émissions à la source, c'est-à-dire au niveau de la chambre de combustion. Dans un premier temps, un modèle de tabulation pour la prédiction des oxydes d'azote a été développé. Ce modèle (appelé NORA: NO Relaxation Approach) repose sur une méthode de perturbation d'état d'équilibre et présente l'avantage d'être simple d'utilisation, robuste et totalement indépendant du modèle de combustion turbulente. L'utilisation du modèle NORA permet une amélioration significative des résultats par rapport à une résolution directe du mécanisme de Zel'dovich couplé à une cinétique réduite. Dans un second temps, le travail a porté sur la modélisation des suies avec comme objectif la prédiction des suies en terme de masse et de distribution en taille de particules (PSDF: Particle Size Distribution Function). La méthode sectionnelle a tout d'abord été implémentée dans un solveur de flamme 1-D et validée par rapport à des données expérimentales en flammes laminaires d'éthylène. La question du couplage du modèle de suies avec un modèle de combustion turbulente a ensuite été posée. Ce travail montre que le couplage entre la phase gazeuse et la phase solide n'est pas négligeable. Un premier modèle de combustion mixte (appelé MTKS) utilisant une méthode tabulée et un solveur de chimie détaillé dans les gaz brûlés a été couplé au modèle de suies. L'approche MTKS a été testée dans des réacteurs hétérogènes à volume variable et les résultats sont encourageants. / European rules are more and more restrictive concerning pollutants emissions. This work deals with the modeling of NOx and soot particles. The final aim is to provide modeling tools in order to analyse the mechanismes leading to reduce these emissions in the combustion chamber. First, a tabulated NO prediction model has been developed. This model (called NORA: NO Relaxation Approach) is based on equilibrium state perturbation method. NORA is simple to use, robust and totally independent of the turbulent combustion model. The use of the NORA allows a significative improvement of the results compared to the direct resolution of the Zel'dovich mechanism with a reduce chemistry. In a second part, this work deals with soot predictions with the final aim the prediction of the soot volume fraction and the particle size distribution function (PSDF). The sectional method approach was first implemented in a 1-D flame solver and validated against experimental flames data. The question of the coupling between the soot sectional model and a turbulent combustion model has been addressed. Studies show that the coupling between gaseous and solid phase is non-negligible. A first mixed combustion model (called MTKS) using a tabulated method and a kinetic solver in the burned gases has been coupled to the soot sectional model. The MTKS approach has been tested in heterogeneous variable volume reactors and results are promising.