Orientador : Prof. Dr. Ricardo Henrique Moreton Godoi / Co-orientadora : Profª. Drª. Ana Flavia Locateli Godoi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Ambiental. Defesa: Curitiba, 2015 / Inclui bibliografia / Resumo: A necessidade de melhorar a qualidade do ar tem levado à crescente restrição dos padrões de emissões veiculares, instigando o desenvolvimento de tecnologias menos poluidoras e combustíveis mais limpos. Nesse sentido, o presente estudo teve como objetivo avaliar: (a) os impactos do sistema de pós-tratamento baseado na redução catalítica seletiva (SCR) sobre as emissões do motor Euro V em condições de carga e marcha lenta (M.L.) em dinamômetro e os efeitos da adição de diferentes porções de biodiesel ao diesel fóssil; e (b) a geração de material particulado (MP) em marcha lenta de veículos comerciais com especificações Euro V, equipados com o sistema de recirculação dos gases de exaustão (EGR) e SCR, e Euro III, sem sistema de pós-tratamento, amostrados próximo ao escapamento dos veículos comerciais. Em bancada analisou-se as emissões de um motor Euro V com SCR, abastecido com B-5 e B-20 e submetido ao Ciclo Transiente Europeu (ETC) e a M.L. Nesse experimento foram medidas as emissões de óxidos de nitrogênio (NOx), hidrocarbonetos (HC), monóxido de carbono (CO), metano (CH4), MP e black carbon (BC), de acordo com as seguintes condições: B-5 com SCR ligado; B-5 com SCR desligado; B-5 em M.L; B-20 com SCR ligado; B-20 com SCR desligado; B-20 em M.L. Nos experimentos com veículos comerciais, avaliou-se o MP gerado em M.L. segundo a sua composição, tamanho aerodinâmico, concentração de BC e íons solúveis, analisadas pelas técnicas de Fluorescência de raios-X, impactador inercial MOUDI, Aetalômetro e Cromatografia iônica, respectivamente. Neste experimento utilizou-se caminhões Euro III e Euro V com SCR ou EGR, abastecidos da seguinte maneira: Euro III com S-500; Euro V-SCR com S-10; Euro V- EGR com S-10; Euro V - EGR(2) com S-10(2). Os resultados na bancada mostraram que o SCR reduziu cerca de 85% da geração de NOx para B-5 e B-20, reduzindo ainda a geração de BC. Também identificou-se que a utilização de B-20 reduziu a geração de MP, contudo acarretou, por outro lado, em um aumento da emissão de NOx. Em relação a M.L., nota-se que os poluentes gasosos foram semelhantes ou superiores aos do ciclo ETC, mas o contrário foi observado para o MP, cuja emissão chegou a ser dez vezes menor. A comparação entre os testes em M.L apontou que o uso de uma porção maior de biodiesel diminuiu a geração de MP e HC, sem aumentar significativamente a geração de NOx. Os testes realizados na segunda experimentação, com veículos comerciais, mostraram que caminhões Euro III emitiram maior quantidade de MP, BC e maiores níveis de elementos como o enxofre e de íons solúveis. Na relação entre veículos Euro V com diferentes sistemas de pós-tratamento, observou-se que o EGR apresentou maiores níveis de emissão de MP e BC e semelhantes quanto a composição elementar e de íons solúveis. Quanto ao tamanho aerodinâmico, todos os veículos apresentaram majoritariamente partículas menores que 1?m. Conclui-se que o sistema SCR é eficiente na redução de NOx, já o uso de biodiesel está relacionado a diminuição do MP e aumento dos NOx. Nas análises relacionadas a M.L. observou-se que, em bancada, os valores de emissões foram representativos, já nos testes em veículos comerciais verificou-se que o EGR foi mais poluente que o SCR. Percebeu-se que houve grande evolução entre as normas Euro III e Euro V, contudo boa parte das partículas do MP gerado pelos motores regulamentados por ambas as normas apresentam tamanho suficiente para ultrapassar a barreira brônquio-alveolar. Palavras-chave: Poluição atmosférica, Euro V, SCR, EGR, Diesel, Biodiesel. / Abstract: The necessity to improve air quality forced the increasing restriction of vehicle emissions standards, and encouraged the development of less polluting technologies and cleaner fuels. In such context, the present study aimed to evaluate (a) the impacts of the selective catalytic reduction (SCR) aftertreatment system on Euro V engine emissions working in two different conditions: load and idle speed, using an engine dynamometer, as well as the effects of different amounts of biodiesel added to fossil diesel; and (b) the generation of particulate matter in commercial vehicles with Euro V specifications, equipped with the exhaust gas recirculation (EGR) system and selective catalytic reduction (SCR) aftertreatment system, and Euro III, without aftertreatment system, sampled nearby their exhaust pipe. In the lab, the emissions of an Euro V engine equipped with SCR system, fuelled with biodiesel B-5 and B-20 and submitted to the European Transient Cycle (ETC) and idle speed were analyzed. In this experiment the concentrations of nitrogen oxides (NOx), hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), methane (CH4), particulate matter (PM), and black carbon (BC) were measured according to the following conditions: B-5 with SCR on; B-5 with SCR off; B-5 in idle speed; B-20 with SCR on; B-20 with SCR off; B-20 idle speed. In the experiments performed with commercial vehicles, the PM generated in idle speed was evaluated in respect to their composition, aerodynamic size and the concentration of BC and soluble ions, analyzed by X-Ray Fluorescence, Moudi inertial impactor, Aethalometer and Ion Chromatography, respectively. For this experiment trucks with Euro III engine fuelled with S-500 and none aftertreatment and Euro V engine fuelled with S-10 equipped with SCR or EGR were used. A second Euro V engine equipped with an EGR system - EGR(2) - fuelled with a diesel coming from a different provider - S-10(2). The results from the dynamometer showed that SCR reduced about 85% the NOx generation when using B-5 and B-20, and also the BC concentration, in a lesser extent. In addition, it was found that the use of B-20 reduced the generation of PM, but, on the other hand, resulted in an increase of NOx emissions. For idle speed the concentrations of polluting gases are either similar or superior to those of the ETC cycle, but for MP they are though ten times lesser. The comparison among the tests showed that the use of a greater portion of biodiesel decreased the generation of PM and HC, without significantly increasing NOx emissions. Tests carried out with commercial vehicles showed that trucks working with Euro III engine emitted larger amount of PM, BC and higher levels of elements such as sulphur and soluble ions. Comparing the different aftertreatment systems used in Euro V engines, the EGR showed higher emissions of PM and BC and similar in elemental composition and soluble ions. Concerning the aerodynamic size, all vehicles showed particles smaller than 1?m. The SCR system was effective in reducing NOx, and the use of biodiesel is related to decreased PM and increased NOx emissions. In the analyzes related to idle speed it was also observed that emissions values were representative, although the tests on commercial vehicles showed EGR as more polluting than SCR system. Furthermore it was noticed that there was a great evolution from the specifications Euro III to Euro V. However, most of the PM generated by both engines is small enough to overcome the bronchial-alveolar barrier. Keywords: Air pollution, Euro V, SCR, EGR, Diesel, Biodiesel
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/37934 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Weronka, Fernando Marcos |
| Contributors | Godoi, Ricardo Henrique Moreton, Godoi, Ana Flavia Locateli, Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 77f. : il., grafs., tabs., application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPR, instname:Universidade Federal do Paraná, instacron:UFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Disponível em formato digital |
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