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emissoes
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Workshop: Melhoria da Qualidade do Ar
Novas Tecnologias Veiculares e Novos Combustíveis(Perspectivas dos Fabricantes de Veículos)
ANFAVEAAssociação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores
Henry Joseph JuniorPresidente da Comissão de Energia e Meio Ambiente
Poluição Veicular
• Monóxido de Carbono (CO)
• Hidrocarbonetos (HC)
• Óxidos de Nitrogênio (NOx)
• Aldeídos (CHO)
• Vapores de Combustível (EVAP)
• Material Particulado (MP)
(Gás Carbônico – CO2)
Poluição Veicular
1,0 %
HC0,05%
NOx0,25%
N271,70%
CO218,10%
H2O9,20%
CO0,70%
M O T O R
Poluição Veicular
Poluição = Queima Incompleta do Combustível
Queima Teórica (Completa) :
Combustível + Ar CO2 + H2O
Queima Real (Imcompleta) :
CH1,85 + C2H5OH + O2 + N2 CO2 + H2O + N2 + CO + NOx + CHO + HC
POLUENTES
Principais Poluentes Veiculares
Monóxido de Carbono (CO): asfixiante e intoxicante
Hidrocarbonetos (HC): cancerígeno precursor de oxidantes fotoquímicos
Aldeídos (CHO): cancerígeno precursor de oxidantes fotoquímicos
Óxidos de Nitrogênio (NOx): intoxicante precursor de oxidantes fotoquímicos
Material Particulado (MP): intoxicante cancerígeno
Dióxido de Carbono (CO2): indutor de aquecimento atmosférico (efeito estufa)
PROCONVE - Veículos Leves
(Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores)
Res. CONAMA nº 18 de 1986 (Lei Fed. 8723/96): 1ª Fase => 1988 ( USA EPA - 1974)
2ª Fase => 1992
3ª Fase => 1997 ( USA Tier 0 - 1983)
Em Discussão: 4ª Fase => 2005 ~ 2007 ( USA Tier 1 - 1994)
5ª Fase => 2008 ~ 2010 ( USA LEV - 2004)
PROCONVE – Limites Para Veículos Leves
0
5
10
15
20
25
g /
km
1988 1992 1997 2004 2008
Monóxido de Carbono (CO)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
g /
km
1988 1992 1997 2004 2008
Hidrocarbonetos (HC)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
g /
km
1988 1992 1997 2004 2008
Óxidos de Nitrogênio (NOx)
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
g /
km
1988 1992 1997 2004 2008
Aldeídos (CHO)
Comparação do Brasil com EUA e Europa19
88
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
BRASILBRASIL
EUROPAEUROPA
EUA - 49 Est.EUA - 49 Est.
EUA - Calif.EUA - Calif.
Limites de Emissões Veiculares[(CO/10)+HC+NOx+MP+(Evap/10)]
Procedimento de Medição das Emissões
CO2
CO
HC
NOx
Ciclo FTP-75
0
20
40
60
80
100
120
1
94
18
7
28
0
37
3
46
6
55
9
65
2
74
5
83
8
93
1
10
24
11
17
12
10
13
03
13
96
14
89
15
82
16
75
17
68
18
61
19
54
20
47
21
40
22
33
23
26
24
19
Tempo (s)
Ve
loci
da
de
(K
m/h
)
Atendimento aos Limites
Monóxido de Carbono (CO)
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
ano/modelo
g/k
m média
limite
Hidrocarbonetos (HC)
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
ano/modelo
g/k
m
média
limite
Atendimento aos Limites
Óxidos de Nitrogênio (NOx)
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
ano/modelo
g/k
m média
limite
Aldeídos (CHO)
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
ano/modelo
g/k
m
média
limite
Medição das Emissões Evaporativas
Deterioração das Emissões Veiculares
0 km
5.00
0 km
10.0
00 k
m
15.0
00 k
m
20.0
00 k
m
25.0
00 k
m
30.0
00 k
m
35.0
00 k
m
40.0
00 k
m
45.0
00 k
m
50.0
00 k
m
55.0
00 k
m
60.0
00 k
m
65.0
00 k
m
70.0
00 k
m
75.0
00 k
m
80.0
00 k
m
Pré-PROCONVE 1ª Fase 2ª Fase 3ª Fase
Homologação
FabricanteLaboratórioEmissões
Ciclo Durabilidade
Protótipo
Documentos(Anexos)
IBAMA
INMETRO
CETESBParecerTécnico
CAC
LCVM
DENATRAN
Pedido doNúmero de
Código
RENAVAN
PRODUÇÃO
Resultadodos
Ensaios
VENDAAO
PÚBLICO
Tecnologias Para Redução das Emissões
Antes da Combustão:
•Qualidade do Combustível
•Injeção Eletrônica com:
»Sensor de Oxigênio
»Sensor de Detonação
»Avaliação de Desempenho Requerido
»Avaliação de Condições Atmosféricas
•Controle da Emissão Evaporativa (Cânister)
Após a Combustão:
•Conversor Catalítico
•Recirculação de Gases de Escape
•Injeção Secundária de Ar
Durante a Combustão:
•Taxa de Compressão
•Perfil da Câmara de Combustão
•Mapeamento da Ignição
•Perfil de Válvulas e Anéis
Sistema de Injeção Eletrônica de Combustível
C.P.U.
Filtro de ArBorboleta
Injetor Combust.
Câmara Combustão
Sensor de Oxigênio
• Sensor de Aceleração• Sensor de Carga• Sensor de Temp. Água• Sensor de Temp. Óleo• Sensor de Temp. Ar Amb.• Sensor de Press. Ar Amb.• Sensor de Marcha• Sensor de Rotação• Sensor de Ignição• Sensor de Detonação• Sensor de Vácuo do Coletor
Tecnologias Aplicadas ao Motor
• Redução de peso dos pistões
• Novo perfil da saia dos pistões
• Redução da altura de fogo
• Redução da espessura dos anéis
• Aumento da taxa de compressão
• Redução do Diâmetro dos Dutos de Admissão
• Mudança do Perfil da Cabeça do Pistão
• Fluxos Cruzados de Admissão e Exaustão
• Inclinação das Válvulas de Admissão
• Novas velas de ignição
Conversor Catalítico
Reações Químicas do Catalisador de 3 Vias
Oxidação do CO e HC:
CO + 1/2 O2 => CO2
CmHn + (m+n/4) O2 => m CO2 + n/2 H2O
2 C2H6 + 7 O2 => 4 CO2 + 6 H2O
H2 + 1/2 O2 => H2O -------------------------------------------------------------Aldeídos + O2 => CO2 + H2O
Redução do NOx:
CO + NO => 1/2 N2 + CO2
Cm Hn + 2 (m+n/4) NO => (m+n/4) N2 + n/2 H2O + m CO2
H2 + NO => 1/2 N2 + H2O
Sistema de Controle das Emissões Evaporativas
Carvão Ativado
C A N I S T E REntrada do Ar de Admissão
Entrada dos Vapores de Combustível
provenientes do tanque (carburador?)
Saída Para
Coletor de Admissão
Válvula de Purga
ECU
Influências do Combustível nas Emissões
Queima Teórica (Completa) :
Combustível + Ar CO2 + H2O
Queima Real (Imcompleta) :
CH1,85 + C2H5OH + O2 + N2 CO2 + H2O + N2 + CO + NOx + CHO + HC
POLUENTESCombustível Ar
Relação Estequiométrica
Gasolina Pura: 14,506 partes de Ar para 1 parte de Combustível
Etanol Puro (hidratado): 8,479 partes de Ar para 1 parte de Combustível
Gasolina com 10% de Etanol (anidro): 13,581 partes de Ar para 1 parte de Combustível
Gasolina com 22% de Etanol (anidro): 12,634 partes de Ar para 1 parte de Combustível
Gasolina com 24% de Etanol (anidro): 12,490 partes de Ar para 1 parte de Combustível
Gasolina com 26% de Etanol (anidro): 12,351 partes de Ar para 1 parte de Combustível
Relação Estequiométrica
11,0
11,5
12,0
12,5
13,0
13,5
14,0
14,5
15,0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Teor Alcoólico (% v/v)
Rel
ação
Ar-
Co
mb
ust
ível Calibração
de Fábrica
Faixa de
Tolerância
Influências da Relação Ar / Combustível
Dirigibilidade
Consumo
Emissões HC
Emissões NOx
Emissões CO
RICA POBRE
E S
T E
Q U
I O
M É
T R
I C
O
Rica:
Muito Combustível e Pouco Ar
Pobre:
Pouco Combustível e Muito Ar
EMISSÕES VEICULARES
NOVAS TECNOLOGIAS
Célula de Combustível
An
od
e
Fuel Tank
Tail GasCombustion
Reformer Shift
PROX
Air
CatalyticCombustion
O2
H2O
H+
Gas Distribution Layer (GDL)
Cathode (Pt Catalyst)
Anode (Pt or Pt/Ru Catalyst)
Polymer Elektrolyte Membrane
H+
H2
Cat
ho
de
Stack
MembraneElectrodeAssembly
Esquema da Célula de Combustível
COMBUSTÍVEL
CONVENCIONAL
(LÍQUIDO OU GÁS)
(HxCyOz)
REFORMADOR
CATALÍTICO
ACUMULADOR
ABSORVEDOR
DE
CARBONO
MOTOR
ELÉTRICO
GÁS HIDROGÊNIO (H2)
CARBONO
ENERGIA
ELÉTRICA
ENERGIA
ELÉTRICA
CÉLULA
DE
COMBUSTÍVEL
EMISSÕES VEICULARES
NOVOS COMBUSTÍVEIS
Novas Especificações
Teor de Oxigenados
Composição dos Hidrocarbonetos Benzeno Aromáticos Olefínicos
Teor de Enxofre
Curva de Destilação
Teor de Goma
Presença de Aditivos Detergente / Dispersantes
Contaminação por Silício
Novos Combustíveis
Combustíveis Renováveis Álcool Etílico Óleos Vegetais (Biodiesel) Hidrogênio
Energéticos Alternativos Eletricidade Solar Eólica
Novos Derivados do Petróleo Gás Natural Metanol Reformulados
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