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operatore/trice meccanico/a – meccanico d'auto corso ID. 45656 terze anno

Enis Lekaj

anno formativo 2010/2011

Tesina

argomento tecnico

l'antinquinamento


indice 1.0 processo si combustione pag.1 1.1 co2 pag.2 1.2 nox pag.3 1.4 co pag.4 1.5 pm pag.4 1.6 so2 pag.5 1.7 piombo pag.5 effetti ambientali 2.0 effetto serra pag.6 2.1 smog pag.7 2.2piogge acide pag.7 / 8 3.0 malattie e malessere derivati dal inquinamento pag.8 3.1 monossido di carbonio pag.8 3.2 anidride carbonica pag.9 3.3 piombo pag.9 3.4 ossidi di azoto pag.9 3.5 particolato pag.9 3.6 idrocarburi incombusti pag.9 3.7 anidrite solforosa pag.9 rimedi giĂ  esistenti 4.0 convertitore catalitico pag.10 4.1 filtro antiparticolato pag.11 4.2 iniezione elettronica pag.12 4.2.1 iniezione della benzina pag.12 4.2.2 tipi di iniezioni elettroniche piĂš efficienti pag.12 4.2.3 iniezione diretta nel cilindro pag.12 4.2.4 iniezione a carica omogenea pag.12 4.2.5 iniezione a carica stratificata pag.12/13 4.3 iniezione diretta diesel pag.13 4.3.1 iniezione diretta common rail pag.13 4.3.2 funzionamento pag.13 4.3.3 iniezione diretta con iniettore pompa pag.14 4.4 convertitore catalitico denox pag.14 4.5 sonda lambda pag.15 4.6 valvola egr pag.15 4.7 riciclo dei vapori di carburante pag.16 4.8 tecniche di guida anticonsumo pag.17 4.9 start and stop pag.17 4.10 smaltimento e riciclo dei materiali primi pag. 17 4.11 norme europee antinquinamento pag.18 4.12 recupero energia in frenata pag.18 4.13 gomme che riducono il consumo pag.19 4.14 protocollo di kyoto pag.19 5.0 impianti per ridurre consumi e emissioni pag.20 5.1 impianto gpl pag.20 5.2 impianto a metano pag.20 5.3 impianto hho pag.20/21 6.0 auto ibride pag.21 6.1 tipi di auto ibride pag.21 6.2 funzionamento pag.21 6.3 vantaggi della trazione mediante motore elettrico pag.21 6.4 caratteristiche pag.21 7.0 carburanti ecologici pag.22 7.1 bioetanolo pag.22 7.2 biodiesel pag.22 7.3 olio di colza pag.22 7.4 olio di jatropha curcas pag.23 8.0 auto del futuro pag.23 8.1 auto elettriche pag.23 8.1.1 costi / 8.1.2 emissioni / 8.1.3 prestazione / 8.1.4 tipi di batterie utilizzate / 8.1.5 autonomia pag.24 8.2 auto a idrogeno pag.24 8.2.1 combustione calda / 8.2.2 combustione fredda / pag.24 8.2.3 struttura pila combustibile pag.25 8.2.4 funzionamento / 8.2.5 caratteristica / 8.2.6 produzione idrogeno pag.25 9.0 relazione primo stage pag. 9.1 relazione secondo stage pag.


10.0 portfolio 11.0 progetto personale

pag. pag.

Tesina di Enis Lekaj

Introduzione

Ho scelto come argomento tecnico della mia tesina l'antinquinamento perché è un argomento molto discusso dai media, ed ho capito grazie ai miei studi e approfondimenti che si può ridurlo anche facilmente ma sono in pochi quelli che fanno qualcosa concreta per ridurlo. Dalla mia esperienza di studio presso lo Ial Cisl Lombardi sono stato molto incuriosito quando abbiamo parlato del antinquinamento e delle sostanze nocive prodotte dei motori. Grazie ai miei approfondimenti fatti leggendo libri, riveste e ricerche su internet ho scoperto che siamo arrivati a livelli molto critici sopratutto nelle grandi città. Infatti sempre più frequentemente si ammalano persone di malattie tumorali, come leucemia e cancro . Questo aumento vertiginoso dei mulatti di tumore e malessere generale è riconducibile al aumento delle sostanze nocive e cancerogene presenti nelle nostre città. Tali sostanze sono prodotte principalmente dalle autoveicoli che usano carburati derivati dal petrolio, io cercherò di approfondire e spiegare in termini semplici cosa sono, cosa provocano e come possono essere ridotte queste sostanze. La mia tesina è formata da diversi paragrafi, all'inizio spiegherò le sostanze prodotte dai motori ed in seguito i sistemi già presenti per ridurle ed altri possibili sistemi per ridurre l'inquinamento.


1.0 Processo di combustione Dato che la combustione avviene con una miscela aria-carburante, ed la percentuale di ossigeno nel aria è di circa 22% il motore a ciclo otto a benzina deve avere teoricamente a disposizione circa 14,7 kg di aria per bruciare 1 kg di benzina questo rapporto si chiama rapporto stechiometrico ed viene indicato con la lettera λ (lambda) se lambda uguale a 1 il rapporto aria-benzina è 14,7 a 1,se lambda e minore di 1 il rapporto è minore di 14,7 1 ed è detta miscela grassa o ricca, se lambda e maggiore di 1 il rapporto è maggiore di 14,7 a 1 ed è detta miscela magra o povera. Dato che il carburante contiene carbonio e nella camera di combustione le molecole di carbonio devono stare vicino a quelle di ossigeno, poi bruciando la combustione produce anidride carbonica (CO2), ed l'idrogeno legandosi al ossigeno diventa cosi vapore acqueo ( H2O). Ed la maggior parte del azoto presente nel aria (77%) non partecipa alla combustione, ma in condizioni di pressioni e temperature di combustione elevate, però anche l'azoto partecipa alla combustione producendo cosi gli ossidi di azoto (NOX) ed per causa delle altissime temperature il CO2 si dissocia creando il monossido di carbonio (CO), e dato che la miscela in alcune condizioni di funzionamento non brucia completamente si creano idrocarburi incombusti (HC).

e a


Dettagli delle sostanze prodotte dalla combustione 1.1 CO2 L'anidrite carbonica è un ossido acido formato da 1 atomo di carbonio legato a 2 atomi di ossigeno. (<O=C=O>) È una sostanza fondamentale nei processi vitali delle piante e degli animali. È ritenuta uno dei principali gas serra presenti nell'atmosfera terrestre, A temperatura e pressione ambiente è un gas incolore e inodore, allo stato solido invece è usato per molte cose. Il L'anidrite carbonica non è tossico in sé, ma non è respirabile in quanto può provocare la morte per asfissia. Ed causa l'effetto serra. Se in grande quantità può essere tossico per gli esseri umani e i animali perché va a saturare l'emoglobina del sangue impedendole di legarsi al ossigeno e bloccando quindi l'ossigenazione dei tessuti. La concentrazione di co2 e aumentata del 20% dalla rivoluzione industriale e del 15 % dopo il 1958. Dato che è un ossido acido in grande percentuale provoca irritazione alle vie respiratorie perché reagisce con l'acqua creando l'acido carbonico, l'unico modo per ridurlo è quello di aumentare la vegetazione e ridurre la produzione dal processo di combustione. Nel immagine è riportato la presenza di co2 espresso in ppm ( parti per milione ).


1.2 NOX GLI nox sono ossidi di azoto e sono 5 : − l'ossido di azoto (NO) − il diossido di azoto o ipoazotide NO2 − l'ossido di diazoto o protossido di azoto (N2O) − il triossido di diazoto o anidride nitrosa (N2O3) − il pentossido di diazoto o anidride nitrica (N2O5) Gli ossidi di azoto sono sostanze inquinanti dell'atmosfera e si ritiene che aggravino le condizioni dei malati di asma. Alcuni di essi in presenza di radiazione solare possono reagire con l'ossigeno formando ozono, e altri composti del cosiddetto smog fotochimico, se in presenza di idrocarburi incombusti (HC). Il triossido ed il pentossido di diazoto sono solubili in acqua e con l'umidità atmosferica possono formare acido nitroso e acido nitrico, entrambi provocano le "piogge acide".

1.3 HC Gli idrocarburi incombusti, cioè legami di carbonio e idrogeno prodotte dalla combustione, incompleta formano il cosiddette smog fotochimico cioè, insieme agli ossidi di azoto e alla presenza di luce solare, formano agenti irritanti per le mucose e sono anche maleodoranti ,ed alcune come il benzene e lo xilene sono altamente cancerogeni . Quelli che producono più HC sono generalmente i motori a due tempi .

Esempio di hc prodotto dai motori a due tempi


1.4 CO Il monossido di carbonio è un gas inodore, insapore, incolore che è letale se supera il 3% nell'ambiente, poiché, avendo una molecola molto simile all'ossigeno può sostituire l'emoglobina che è la sostanza che trasporta l'ossigeno dai polmoni alle cellule ed arrivando alle cellule provoca l'asfissia. In concentrazioni non letali provoca nausea , mal di testa , vomito, sonnolenza , però dopo mezz'ora circa nell'atmosfera si trasforma in anidrite carbonica ( CO2 ).

Immagine che ritrae come il CO entra nel sangue.

1.5 PM Il particolato è una sostanza prodotto principalmente dalla combustione dei motori diesel che provoca l'offuscamento dell'atmosfera e irritazione alle vie respiratorie, inoltre possono essere anche cancerogene, ma anche la polvere delle pastiglie dei freni sono considerate particolato perché si sospendono nell'atmosfera.

Un vecchio furgone e una berlina senza filtro antiparticolato


1.6 SO2 L'anidrite solforosa è presente solo nella combustione della nafta e non del diesel comune quindi solo sul diesel agricolo . L'anidrite solforosa reagendo con l'umidità crea l'acido solforoso (H2SO2) di odore acro e pungente, molto corrosivo per la vegetazione perché provoca piogge acide. Ma anche per l'uomo e sui animali è molto pericoloso in quanto irrita le vie respiratorie.

1.7 PB Il piombo che veniva usato come antidetonante non è più legale dal 2002 è velenoso perché provoca danni alle ossa, al sistema nervoso e cardiovascolare .

EFFETI AMBIENTALI


2.0

EFFETTO SERRA

L'effetto serra è il surriscaldamento del pianeta terra causato principalmente dalla forte percentuale in aumento di CO2 ed altri gas serra. La CO2 è un componete fondamentale dell'atmosfera terrestre perché insieme al vapore acqueo e al metano intrappola la radiazione infrarossa della luce solare riflettendola nuovamente verso la superficie terrestre, impedendo alla terra di raffreddarsi infatti la temperatura media della terra senza gas serra sarebbe -24 C°. Sono stati i vulcani le prime fonti di CO2 atmosferico della Terra neonata , grazie ad essa si è potuto restaurare un clima favorevole allo sviluppo della vita. Oggi i vulcani rilasciano in atmosfera circa 130 – 230 milioni di tonnellate di CO2 ogni anno ma questa quantità rappresenta meno del 1 % della quantità di CO2 totale liberata in atmosfera dalle attività umane, che è pari a 27 miliardi di tonnellate all'anno: 50.000 tonnellate al minuto. Prima della rivoluzione industriale era 280 ppm la concentrazione di CO2, ed è aumentata del 35% dai tempi della rivoluzione industriale e del 20% dal 1958, la combustione dei combustibili fossili ( carbone, petrolio ) è la causa di questo aumento per il 64%, mentre la deforestazione è la seconda con il 34%. La teoria del riscaldamento globale compare per la prima volta nella letteratura scientifica alla fine XIX secolo. L'aumento della quantità del CO2 nell'atmosfera va ad incrementare l'effetto serra e contribuisce quindi ad un aumento della temperatura medi del pianeta, e gli ecosistemi non hanno il tempo necessario per adattarsi. Gli oceani della terra contengono quantità enormi di CO2 sotto forma di ioni di bicarbonato e carbonato ma non causano il surriscaldamento del pianeta. Con l'aumentare della concentrazione di CO2 nell'atmosfera aumenta la quantità di ioni idrogeno carbonato presente nelle acque marine con conseguente abbassamento del PH, fenomeno noto come “acidificazione degli oceani “si ritiene che gli aumenti di temperatura ed acidità siano all'origine della morte delle barriere coralline osservata negli ultimi anni in numerose zone tropicali del pianeta.

Immagine che ritrae l'effetto serra a sinistra in basse concertazioni di gas serra a destra con una alta concentrazione di gas serra


2.1 SMOG

lo smog deriva dal inglese “ smoke che vuol dire fumo e fog che significa nebbia ” quindi lo smog è un nebbia nerastra che contiene gas e fumi derivati dai processi di combustione delle automobili, generalmente lo smog si presenta in grandi città e metropolitane come ad esempio Tokyo. non è causato solo dalle autovetture ma anche dal industria e dal riscaldamento in inverno , appunto per questo viene chiamato smog fotochimico, la nebbia di fumo scuro contiene anche vari polveri e particolato. Gas, ossidi acidi, particolato,e polveri sottili sono un mix di sostanze altamente irritanti e cancerogene, che agli abitanti delle grandi città provoca tumori e stress, insufficienza respiratoria e intossicazioni molto frequentemente.

2.2

PIOGGE ACIDE

le piogge acide sono causate dalla anidrite solforosa e dai ossidi di azoto che in contato con l'umidità e i raggi solari fanno come sottoprodotto l'acido nitroso, acido nitrico, acido solforoso che sono pungenti e altamente corrosivi sopratutto per la vegetazione, ma anche per i automobilisti perché quando ci sono piogge acide le gomme perdono attrito e si consumano più velocemente. questi acidi con l'umidità in alte percentuali possono fare gravi danni alle vie respiratorie e alla pelle , e quindi anche agli animali.


I animali che magari bevono l'acqua piovana che potrebbe essere acida li po avvelenare o anche far morire, animali che magari le loro carni possono essere messe in commercio. ma le piogge acide essendo corrosive possono corrodere piano piano a lungo andare materia metallici e materiali sintetici usati per i rivestimenti di tetti dei edifici e delle case ma anche la della carrozzeria del auto.

la cartina d'Italia delle piogge acide

3.0

MALATTIE E MALESSERE DERIVATI DAL INQUINAMENTO

L'inquinamento atmosferico può irritare gli occhi, la gola e i polmoni. Bruciore agli occhi, stress, tosse e un senso di oppressione al torace sono disturbi frequenti quando si è esposti a livelli elevati di inquinamento atmosferico . In alcuni casi come il benzene può dare anche leucemie infantili. Tuttavia le diverse persone possono reagire in modo molto diverso all'inquinamento e alcune possono non manifestare disturbi. Poiché l'esercizio fisico richiede un aumento del ritmo e della profondità della respirazione, può provocare un aggravamento dei sintomi. Le persone affette da malattie del cuore o dei polmoni possono essere molto sensibili all'esposizione all'aria inquinata e possono manifestare sintomi prima degli altri. Il tumore al polmone è l'emblema delle malattie da inquinamento atmosferico Studi epidemiologici hanno infatti dimostrato che un aumento della concentrazione di PM10 di 10 μg/m3 può determinare un aumento della mortalità giornaliera dello 0,5% . un episodio come quello accaduto a Londra nel 1952 durante 5 giorni di forte smog e inquinamento si sonno verificati 12 000 decessi in più rispetto alla media che si aspettava . Andando nei particolato scopriamo che :

3.1 monossido di carboni ( CO ) : La tossicità del monossido di carbonio è dovuta alla maggiore affinità di legarsi all’emoglobina rispetto all’ossigeno e alla conseguente riduzione del trasporto di ossigeno nel sangue. A seconda della quantità di CO inalata, si possono verificare diversi effetti sanitari: a basse concentrazioni si manifestano senso di affaticamento e dolori al


torace nei cardiopatici; a concentrazioni moderate problemi di coordinamento, mal di testa, nausea, vertigini,vomito , sonnolenza , fino ad avere conseguenze fatali come la morte nel caso di concentrazioni elevate.

3.2 L'anidrite carbonica ( CO2 ) : è un gas incolore e inodore; non è tossico in sé, ma non è respirabile in grande percentuali perché può provocare la morte per asfissia . Ed è il principale gas serra che provoca l'effetto serra.

3.3 Piombo : il piombo è velenoso per l'uomo perché provoca danni alle ossa ,al sistema nervoso e cardiovascolare ed non viene smaltito dal organismo.

3.4 I ossidi di azoto ( NOX ) : i nox provocano irritazione alle vie respiratorie e aggrava lo stadio dei malati di asma e di altre malattie del apparato respiratorio .

3.5 Particolato ( PM ) : Alcuni effetti sulla salute causati dal particolato fine sono La pneumoconiosi in genere (asbestosi, silicosi, talcosi, ecc.) o il mesotelioma nelle sue forme pleurica e peritoneale sono tra questi. Numerosi studi epidemiologici hanno infatti mostrato una chiara correlazione tra malattie cardiovascolari e respiratorie, da un lato, e quantità e concentrazione nell'ambiente di particelle (PM) di diametro aerodinamico medio inferiore a 10 micron (PM10) o a 2,5 micron (PM2,5) Esistono ampie prove che dimostrano come la facilità con cui il particolato entra nell'organismo dipenda in massima parte dalle sue dimensioni, al diminuire delle quali corrispondono maggiori quote d'ingresso.

3.6 Idrocarburi incombusti ( HC ) provocano irritazione per le mucose . ed possono anche contenere sostanze come il benzene e lo xilene che sonno sostanze altamente cancerogene .

3.7 Anidrite solforosa ( SO2 ) provoca irritazione alle vie respiratorie e alla pelle. Ma i effetti più gravi sonno quelli ambientali.


RIMEDI 4.0 Convertitore catalitico i catalizzatore utilizzati nelle marmitte catalitiche vengono installati non lontano dai collettori di scarico, al fine di poter facilmente portare a temperature superiori a 800 C°. al di sotto di tale temperatura infatti presenterebbero proprietà catalizzanti , tuttavia temperature superiori a 1000 C° accelerano l'invecchiamento stesso, è fanno rapidamente perdere nel tempo la capacita di catalizzare bene. Temperature superiori a 1400C° farebbero causare l'inattivazione quasi istantaneo del catalizzatore. Il compito del catalizzatore e quello di trasformare i principali agenti inquinanti prodotti dalla combustione, come CO, HC, NOX in altri gas meno nocivi come il CO2, H2O, N2 in particolare il CO in CO2 è degli NOX in N2 sono, da un punto di vista chimico reazione di riduzione ,in quanto potremo dire, in un modo di estrema semplificazione diminuisce il numero di legami che il carbonio e l'azoto formano ( per esempio, nel CO2 legga due atomi di ossigeno, nel CO uno invece ). il cuore del catalizzatore è costituito da una struttura nido d'ape , realizzato in materiale ceramico rivestito da un sottilissimo strato di platino e radio , sono questi due materiali che hanno proprietà catalitiche , favorendo la conversione del CO2 in CO , DI HC in H2O e CO2 , dei NOX in N2. Il catalizzatore mantiene la sua efficienza per 80 000 KM , ma può diminuire anche con l'invecchiamento temporale , in genere 5-6 anni inoltre , anche nel periodo delle massima efficienza non abbatterebbe il 100% dei agenti inquinanti che in sesse passano , ma avrebbe un rendimento di circa 85% ed solo se il rapporto stechiometrico e la combustione fosse perfetta. Per questo motivo è necessario montare un sonda lambda che permette di mantenere un rapporto stechiometrico sempre più prossimo a quello stechiometrico ideale. alcuni catalizzatori hanno una sonda lambda prima e una lambda dopo per verificare il coretto funzionamento.


4.1 FILTRO ANTIPARTICOLATO detto anche filtro fap che deriva dal francese che significa ( filtre a particules ) è un dispositivo adottato e montato per la prima volta nel 2000 per combattere le emissioni inquinate di polveri sottili dei motori diesel del gruppo psa peugeot citroèn. Questo filtro abbatte i mp10 e non le particelle più fini . Il sistema fap aggrega il particolato dei gas di scarico in agglomerati di particelle senza un legame chimico miscelando al gasolio una sostanza chimica detta “cerina” ( ossido di cerio ) che possiede questa caratteristica ,tali agglomerati essendo più grossi del particolato originale , diventano “imprigiona bili” dal filtro e non si disperdono nel atmosfera, questo e controllato automaticamente dal sistema fap, la cerina e collocata in un apposito serbatoi separato di circa 5 litri ed la sua durata è di circa 80 000 km oltre 80 000 km si deve ricaricare in officina. tutto questo premete di bruciare il particolato a soli 450 C° ogni un certo periodo per evitare cosi che il fap si intasarsi , la bruciatura del particolato avviene facendo bruciare più gasolio per aumentare cosi la temperatura dei gas di scarico oppure altri tipi di filtri antiparticolato diversi dal fap cioè senza cerina ma devono quindi portare a temperature molto più grandi del fap questo avviene facendo iniettare direttamente nel filtro gasolio polverizzato ed brucandolo ad temperature molto alte. Il filtro antiparticolato fap è stato premiato dal legambiente e regione Lombardia con il premio innovazione amica del ambiente. Alcune province come Bolzano, tornio, Frosinone, Trento, terni e la regione Emilia-Romagna hanno deliberato a favore dei autoveicoli con fap concedendo deroghe alle targhe alterne.

Figura : schema filtro antipaticolato fap


4.2

INIEZIONE ELETRONICA

l'iniezione elettronica è tra le rivoluzioni principale dei motori endotermici essa consente di carburare e iniettare in modo estremamente preciso ad pressioni estremamente alte . 4.2.1 Iniezione della benzina: vantaggi rispetto al carburatore : − dosaggio aria-carburante molto più preciso in tutte le condizioni del motore − pressioni di iniezione estremamente maggiore − possibilità di fornire il carburante in piccole particelle direttamente nel cilindro − percorso della miscela minore quindi minore tempo di percorrenza − polverizzazione del carburante molto fine quindi gassificazione più rapida − si ha una ripartizione omogenea tra i cilindri sopratutto a pieno carico − riduzione del consumo specifico del carburante − minore produzione di sostanze nocive nei gas di scarico − aumento della coppia e della potenza e dell'elasticità del motore 4.2.2 tipi di iniezione elettriche più efficienti : 4.2.3 Iniezione diretta nel cilindro : si chiamano motori gdi , nei motori gdi il carburante è iniettato direttamente nel cilindro , al interno del quale si miscela con l'aria , viene bruciato i motori gdi hanno il pistone a deflettore e a cavità che consente di creare una turbolenza che fa miscelare il carburante con l'aria i motori gdi funzionano ad carica stratificata o a carica omogenea : 4.2.4 Iniezione a carica omogenea : viene chiamato anche modalità potenza o a pieno carico perché l'elettroiniettore inietta il carburante finemente polverizzato in fase di aspirazione con un getto conico ed il carburante si miscela omogeneamente con l'ari aspirata 4.2.5 Iniezione a carica stratificata : detta a carica economica , è un metodo di iniezione che consiste di iniettare il carburante finemente polverizzato in fase di compressione cioè poco prima che debba avvenire la scintilla , grazie al aria precedentemente aspirata che per l'effetto del pistone a deflettore crea un vortice d'aria nella quale vine iniettato il carburante sulla cavità del pistone che grazie al vortice d'aria subisce una spinta sul alto che consente di creare un rapporto stechiometrico stratificato cioè in alto vicino alla candela ci sarà un rapporto stechiometrico prossimo a 14,7 ed via via allontanandoci dalla candela il rapporto aumenta diventando fino a 40-50 a 1 , miscela che teoricamente non sarebbe più infiammabile se la composizione aria-carburante sarebbe omogenea . La iniezione a carica stratificata consente un consumo specifico di carburante molto minore rispetto ai altri sistemi


di iniezione fino al 20% , ed una minore produzione di CO2 fino al 20% , maggiore potenza in particolare sui motori di piccola cilindrata . Esistono altri sistemi di iniezione come ad esempio iniezione singol point e multi point sempre molto precise ed a controllo elettronico che hanno innumerevoli vantaggi rispetto al carburatore ma non possono fare l'iniezione a carica stratificata .

4.3 Iniezione elettronica diesel 4.3.1 Iniezione diretta comon rail : è una iniezione diretta elettronica di nuova generazione in grado di iniettare il gasolio fino ad 1600 bar il common rail ha una struttura divisa in tre parti : − circuito a bassa pressione − circuito ad alta pressione − comando elettronico 4.3.2 Funzionamento la pompa carburante manda il gasolio alla elettrovalvola di disinserimento facendolo passare sul filtro del gasolio che poi va nella pompa meccanica ad alta pressione la quale manda il gasolio in pressione fino ad 1600 bar al common rail che viene chiamato anche flauto perché divide il gasolio per il numeri dei cilindri inviandolo ai elletroinetori comandati dalla centralina che poi successivamente il gasolio in eccesso ritorna al serbatoio . questo sistema è molto usato nei diesel contemporanei perché si riesce ad avere un rendimento e consumo ottimale. Sotto è riportato uno schema di iniezione common rail di ultima generazione con il preriscaldatore del carburante e del scambiatore di calore per raffreddare il carburante in ritorno


4.3.3 Iniezione diretta del diesel con iniettore pompa La pompa è l'eletroiniettore sonno nella stesa carcassa ed quindi ogni eletroiniettore ha la sua pompa ad alta pressione che è in grado di mandare il gasolio in pressione fino a 2050 bar. l'iniettore pompa è mosso da un apposito albero a camme che grazie al pistone che ha dentro riesce ad creare pressioni altissime , poi è la centralina che comanda l'iniettore in base alle esigenze . Tutto questo si traduce in un maggior rendimento e migliore combustione , quindi un consumo specifico minore ed una produzione di sostanze nocive minore .

4.4

CONVERTITORE CATALITICO DENOX

Il catalizzatore denox e montato prevalentemente sui motori gdi ( iniezione diretta della benzina ) perché lavorando prevalentemente a iniezione a carica stratificata essi nella combustione producono molto calore , che si traduce in un aumento vertiginoso degli nox . il convertitore denox è montato in prossimità dei collettori di scarico ed serve per ridurre i ossidi di azoto ( NOX ) . Alcuni catalizzatori denox possiedono il sensore sonda nox per controllare 'efficacia del denox .


4.5 SONDA LAMBDA La sonda lambda è un sensore in grado di rilevare la quantità di ioni di ossigeno presenti nei gas di scarico. La sonda lambda è costituita al suo interno di biossido di zirconio ( zio2) che è una in pratica è una speciale porcellana , essa diventa conduttrice di ioni di ossigeno a temperature superiori di 300 C° ed in base al flusso di ossigeno che la attraversare cambia la proprio valore voltmetro compreso tra 50mv e 1000mv, che per la centralina equivale quindi a un segnale elettrico analogico che è proporzionalmente paragonabile al flusso di ioni di ossigeno che passa , in base alla percentuale di ioni di ossigeno migliora la combustione modificandola . questo segnale che riceve la centralina li permette di controllare la miscela da essa calibrata ed di controllare che corrisponda ed di migliorarla .. La soda lambda è montata prima del catalizzatore ma ci sono anche auto che possiedono due sonde lambda una prima e una dopo il catalizzatore per controllare l'efficacia del catalizzatore . Ultimamente usano sonde lambda riscaldate per far andare la sonda lambda nel più breve tempo possibile alla temperatura di funzionamento circa 20-30 secondi .

4.6 VALVOLA EGR La valvola egr (Exhaust Gas Recirculation) cioè ( riciclo gas di esauriti ) è una elettrovalvola che appunto rimanda una certa percentuale di gas di scarico nel collettore di aspirazione essa è comandata dalla centralina. Questa operazione ha un solo ed unico scopo, abbassare la temperatura di combustione della miscela. Abbassando tale temperatura si ottiene un notevole abbattimento delle emissioni di NOX (ossidi di Azoto), che è un gas piuttosto nocivo. Ciò avviene perché i gas di scarico, ormai del tutto inerti, si mescolano con la miscela e ne rallentano la combustione al momento dello scoppio .


4.7 RICICLO DEI VAPORI DEL CARBURANTE lasciando l'auto per lungi tempi ad temperature alte la benzina evapora ed finisce nel atmosfera , i vapori della benzina ovvero idrocarburi incombusti ( HC ) possono essere catturati ed ritrasformati in soluzione liquida . Mediante il filtro a carbono attivi questo sistema consente di trattenere sempre tutti i HC trane in delle condizioni particolari come ad esempio quando il serbatoio e pieno ed l'auto è esposto ad una temperatura ambiente alta per un periodo lungo. Il filtro a carboni attivi ritrasforma i vapori di benzina in soluzione liquida ed li trattiene quando il motore non è in moto ed invece quando il motore è in moto i vapori di benzina li manda nel collettore di aspirazione . Il sistema non è composto solo dal filtro a carboni attivi ma anche dal sensore di pressione e da speciali valvole tra quali la valvola di bilanciamento e sicurezza , valvola antiribaltamento e valvola a tre vie ed di un separatore liquido-vapori di benzina che compie già un trasformazione da vapore a liquido ed quello che non riesce ad trasformare in liquido finisce nel filtro a carboni attivi.


4.8 TECNICHE DI GUIDA ANTI CONSUMO le tecniche per consumare meno sono poche ma fondamentali − − − − −

fare meno accelerate possibili non usare tanto le marce corte usare l'inerzia per decelerare non portare il motore ad alti giri fare meno accelerate a pieno carico

4.9 START AND STOP è un sistema che consiste nel far spegnere il motore quando c'è una fermata lunga ad esempio semaforo rosso eccetera le auto con sistema start ad stop hanno più batterie ed un motorino elettrico più grande che fa aviarie il motore ed fa percorre i primi metri dopo il disinserimento dello start ed stop . I motori con sistema start and stop possiedono anche un sistema che quando si spegne il motore fa rimanere un cilindro in compressione pronto per iniettarli il carburante ed ripartire più velocemente.

4.10 SMALTIMENTO E RICICLO DEI MATERIALI PRIMI La creazione di materiali biodegradabili aiuta a ridurre l'inquinamento ambientale ma anche il recupero di materie prime delle auto . Una auto in medi contiene : queste sono le materie prime che possono essere recuperate e riciclate ,ed sonno espressa in percentuale della massa del autoveicolo . I pneumatici ad esempio sopono essere rigenerati per vulcanizzazione a freddo o a caldo oppure ridurre in povere , le tele della loro carcassa è trasformata in placche isolanti antirumore , mentre la comma la gomma è utilizzata per il rivestimento della strada , ma anche i liquidi come quelli dei freni possono essere riciclati depurandoli e trattandoli . Delle materie contenute nel auto possono essere riutilizzate o trasformarle in alto.


4.11 NORME EUROPEE ANTI INQUINAMNETO L'Unione Europea ha emanato nel 1991 una serie di direttive sulle emissioni di inquinanti da parte dei veicoli. In base a queste direttive sono state individuate cinque categorie di appartenenza per gli autoveicoli (Euro 1, 2, 3, 4, 5 ) − pre-Euro 1 o Euro 0: indica i veicoli "non catalizzati" a benzina e i veicoli "non ecodiesel": questi veicoli sono stati i primi ad essere colpiti da eventuali provvedimenti di limitazione − Euro 1: indica le autovetture conformi alla direttiva 91/441 o i "veicoli commerciali leggeri" conformi alla direttiva 93/59. Ha introdotto l’obbligo per la casa costruttrice di montare la marmitta catalitica e di usare l’alimentazione a iniezione. E' entrata in vigore nel 1993. − Euro 2: indica le autovetture conformi alla direttiva 94/12 o i "veicoli commerciali leggeri" conformi alla direttiva 96/69. Normativa che ha richiesto modifiche anche sui diesel, è in vigore dal 1996 − Euro 3: indica i veicoli conformi alla direttiva 98/69. In vigore dal 2000, relativa all'ulteriore diminuzione delle emissioni, è obbligatoria per gli autoveicoli fabbricati dopo il 1 gennaio 2001. alcune case costruttrici hanno anticipato l'obbligo per cui ci sono dei veicoli immatricolati prima del 2001 che rispettano l'EURO 3. − Euro 4: indica i veicoli conformi con la direttiva 98/69B. Sarà obbligatoria dal 1 gennaio 2006. Alcune case costruttrici hanno anticipato l'obbligo per cui ci sono molti veicoli recenti che rispettano l'EURO 4. − Euro 5 gennaio 2011 a partire da questa data si potranno omologare ed immatricolare solo automobili Euro 5 .

4.12 RECUPERO ENERGIA IN FRENATA il recupero di energia in frenata brevettata per la prima volta dalla bmw consiste nel far dare maggiore induzione elettromagnetica al alternatore o ai alternatori quando si deve rallentare infatti l'alternatore produce una certa energia elettrica in base alla induzione elettromagnetica ricevuta cioè in termini semplici consiste nel far diventare molto più duro da girare l'alternatore in d'accelerazione in modo da produrre più energia elettrica .

Esempio di bmw con tre alternatori uno mosso dal motore e due dalle ruote posteriori sollo quando si è in frenata .


4.13 GOMME CHE RIDUCONO IL CONSUMO creare gomme con un attrito minore ma con una buona tenuta di strada fa diminuire l'attiro e di conseguenza il motore sforza meno quindi consuma meno . L'attrito e la tenuta può dipende da molte cose come : composizione della gomma che può essere più o meno elastica o morbidi ma anche la forma e la geometria delle gomme influenza molto , diversi produttori di gomme hanno messo in commercio gomme con attrito ridotto ma con la stesa tenuta , come ad esempio gomma michelin

4.14 PROTOCOLLO DI KYOTO Il protocollo di Kyōto è un trattato internazionale in materia ambientale riguardante il riscaldamento globale sottoscritto nella città giapponese di Kyōto l'11 dicembre 1997 da più di 160 paesi in occasione della Conferenza COP3 della Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (UNFCCC). Il trattato è entrato in vigore il 16 febbraio 2005, dopo la ratifica anche da parte della Russia. Il trattato prevede l'obbligo in capo ai paesi industrializzati di operare una riduzione delle emissioni di elementi inquinanti (biossido di carbonio ed altri cinque gas serra, ovvero metano, ossido di diazoto, idrofluorocarburi, perfluorocarburi ed esafluoruro di zolfo) in una misura non inferiore al 5% rispetto alle emissioni registrate nel 1990 — considerato come anno base — nel periodo 20082012 ,Il protocollo di Kyōto prevede il ricorso a meccanismi di mercato, i cosiddetti Meccanismi Flessibili; il principale meccanismo è il Meccanismo di Sviluppo Pulito. L'obiettivo dei Meccanismi Flessibili è di ridurre le emissioni al costo minimo possibile; in altre parole, a massimizzare le riduzioni ottenibili a parità di investimento. Perché il trattato potesse entrare in vigore, si richiedeva che fosse ratificato da non meno di 55 nazioni firmatarie e che le nazioni che lo avessero ratificato producessero almeno il 55% delle emissioni inquinanti; quest'ultima condizione è stata raggiunta solo nel novembre del 2004, quando anche la Russia ha perfezionato la sua adesione.

In verde i paesi aderenti in blu quelli non aderenti


5.0 IMPIANTI PER RIDURRE CONSUMI ED EMISSIONI 5.1 IMPIANTO GPL consiste nel iniettare gpl ( gas di petrolio liquefatto ) nel motore al posto della benzina .avendo un costo di produzione e commercio basso circa la meta della benzina si usa per risparmiare denaro .ed in più l'impianto gpl produce meno sostanze nocive ,il problema è che non ci sono tanti distributori ed il rendimento del motore è più basso rispetto al benzina ma il gpl avendo più ottani rispetto al benzina si potrebbe comprimere di più ed quindi avere un rendimento maggiore del benzina ma un impianto turbo e un impianto a iniezione diretta di gpl turbo avrebbe un costo di produzione molto elevato.

5.2 IMPIANTO A METANO consiste nell'utilizzare come combustibile il metano con altre piccole quantità di gas come etano, propano, e raramente anche l'azoto e l'anidride carbonica . Il funzionamento e uguale a quello del benzina pero rendimento pero non è tra i più migliori ed c'è sempre il problema del rifornimento . Pero il metano costa meno ed inquina meno. Il 40-50% in meno di CO ,nessuna fuliggine o particolato ,poi è meno rumoroso ed ha una lunga disponibilità stimata per circa 170 anni,ed ha come svantaggi principali l'autonomia,serbatoio grande e la potenza specifica.

5.3 IMPIANTO HHO consiste nel creare l'Ossidrogeno tramite l'elettrolisi .l'ossidrogeno è una miscela di gas di idrogeno e ossigeno tipicamente nella proporzione atomica di 2 a 1, la stessa dell'acqua. A temperatura e pressione normali l'ossidrogeno brucia quando l'idrogeno si trova tra il 4% e il 94% del volume totale,con una fiamma alla temperatura di circa 2000 °C , l'impianto non consiste nel far funzionare il motore a ossidrogeno ma di migliorare la combustione ed avere una specie di additivo per la miscela pero c'è un problema perché per produrre l'ossidrogeno serve un elevata energia elettrica infatti la maggior parte delle celle hanno un rendimento negativo cioè in un certo senso riducono il le sostanze nocive ma per produrre l'ossidrogeno serve appunto energie elettrica che viene prodotta dal alternatore che a sua volta e mosso dal motore quindi per produrlo il motore si deve sforzare di


più perché deve compensare alla energia persa per produrre l'ossidrogenoe quindi consuma di più ultimamente hanno brevettato celle in grado di avere un rendimento positivo cioè che sono in grado di produrre abbastanza osssidrogeno usando poca corrente . Immettere l'ossidrogeno nel collettore di aspirazione può essere usato sia nei motori a benzina sia nei motori diesel. Le celle devono essere ricaricate di acqua e di bicarbonato di sodio per aumentare l'efficienza del elettrolisi ed per non formare calcare , possono avere cose ausiliare come un relè o interruttore , valvola di non ritorno ed di un sensore di temperatura.

6.0 AUTO IBRIDE 6.1 tipi di auto ibride con il termine trazione “ ibrida si riferisce “ si riferisce a quelle automobili che possiedono più fonti di trazione per esempio motore a combustione e motore elettrico . L'obiettivo della trazione ibrida è quello di sfruttare i vantaggi de singoli sistemi nelle diverse condizioni di funzionamento del veicolo attualmente esistono le seguenti trazioni ibride : − motore a combustione + motore elettrico + batterie − motore a combustione + motore elettrico + fonte esterna di energia ( pantografo ) − motore a combustione + volano − turbina a gas + generatore + batteria + motore elettrico prendiamo in considerazione sollo sollo quello usato sui autoveicoli cioè motore a combustione + motore elettrico + batterie . 6.2 Funzionamento : nelle distanze brevi e a marcia costante , la trazione è garantita dal motore elettrico alimentato dalle batterie. Per i percorsi lunghi , durante l'accelerazione e a pieno carico , la trazione è ottenuta dal motore a combustione . 6.3 Vantaggi della trazione mediante motore elettrico : − meno rumorosità − assenza di produzione di gas di scarico − immediata coppia anche a basi giri − elevato rendimento del motore elettrico ( più di 90% ) 6.4 caratteristiche : un rendimento complessivo ottimale quindi un minore consumo ed immissioni di gas di scarico , pero ci sono anche dei svantaggi come il costo di produzione maggiore e maggior peso e volume occupato dalle batterie .


7.0 CARBURANTI ECOLOGICI 7.1 BIOETANOLO Il bioetanolo è un etanolo prodotto mediante un processo di fermentazione delle biomasse, ovvero di prodotti agricoli ricchi di zucchero (glucidi) quali i cereali, le colture zuccherine, gli amidacei e le vinacce. In campo energetico il bioetanolo può essere utilizzato come componente per benzine , dato che è un derivato ad alto numero di ottano Può essere utilizzato nelle benzine in percentuali fino al 20% senza modificare il motore . Oppure il 100% se si costruisce un motore tarato per il bioetanolo infatti il bioetanolo può funzionare benissimo nel motore a ciclo otto a benzina senza nessun accorgimento speciale , basta tarare il rapporto di compressione , l'iniezione e le pressioni , in più il bioetanolo ha un alto numero di ottani più della benzina quindo si può comprimere di più e quindi di avere una potenza maggiore a parità di cilindrata rispetto al benzina . In Brasile, nel 2006, la resa di bioetanolo da canna da zucchero era di quasi 6 mila litri per ettaro coltivato. La produzione di bioetanolo in Brasile copre circa il 20% dei consumi di carburante dei trasporti interni. Koenigsegg ccxr edition : auto funzionate totalmente a bioetanolo con 1018 CV 7.2

BIODIESEL

Il biodiesel è un biocombustibile, cioè un combustibile ottenuto da fonti rinnovabili quali oli vegetali , analogo al gasolio derivato dal petrolio. Essendo di origine vegetale nella combustione produce circa il 98% in mento di sostanze nocive rispetto a un diesel normale. 7.3 OLIO DI COLZA L'olio di colza , è un olio vegetale ,Il motore di Rudolph Diesel (il motore Diesel) venne originariamente pensato alla fine del'800 dal suo inventore per funzionare con olio vegetale, infatti il motore diesel può funzionare benissimo con olio di colza . producendo il 98-99 di sostanze nocive in meno attualmente non si può utilizzare l'olio di colza sui motori di nuova generazione perché si rischia di danneggiare i iniettori e le pompa ad alta pressione ma sui vecchi diesel si , utilizzare l'olio di colza come carburante in Italia è un reato perché non subisce le tasse come carburante ma come alimentare.

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7.4 OLIO DI JATROPHA CURCAS L'Olio di Jatropha è un olio vegetale velenoso per l'umo prodotto dai semi di Jatropha curcas, la pianta di Jatropha curcas cresce fino a 5 metri nelle zone tropicali e nel deserto ed i suoi semi contengono circa 30-38 % di olio che può essere utilizzato come biodiesel semplicemente piantando i deserti di jatropha curcas questo permettere di essere indipendenti dal petrolio ed produrre circa il 98-99 il meno di sostanze nocive . Piantagione di jatropha curcas e i suo semi

8.0 L'AUTO DEL FUTURO 8.1 AUTO ELETTRICE L'auto elettrica è un'automobile con motore elettrico che prende l'energia dalle sue batterie , il funzionamento è semplicissimo le batteri danno energia elettrica al motore elettrico il quale è usato per creare trazione , la difficoltà no è come si pensa il motore che non è abbastanza potente ma le batterie , infatti il motore elettrico ha un rendimento superiore al 90 % è non 30 – 40 % come i motori a combustione . Oggi sono in grado di creare motori elettrici di 300 cv di piccolissime dimensioni grandi quanto un motore a scoppio da 800 cc , ma sonno le batterie che non sono in grado di accumulare abbastanza corrente ed di conseguenza hanno un autonomia ridotta rispetto a un motore a scoppio . Quindi il motore avrà un peso di circa 50 km ed le batterie di 400 km ovviamente esistono batterie di nuova generazione con un peso e volume molto ridotto ma con un costo di produzione molto grande ed in più le batterie impiegano circa 6 ore a ricaricarsi con l'amperaggio della corrente di casa o garage ed circa 30 minuti nei appositi luoghi di rifornimento ad alto amperaggio . Ed dovremo tenere conto che le batterie devono essere sostituite ogni un certo periodo o percorrenza. Pero i vantaggi sarebbero strabilianti infatti dato l'assenza di combustione le auto elettriche non produrrebbero gas di scarico .Grazie alla elevata coppia prodotta dai motori elettrici, i veicoli elettrici hanno buone prestazioni in accelerazione, tali da superare i veicoli convenzionali alimentati a benzina. I nuovi modelli possono viaggiare per centinaia di chilometri con una sola carica, anche dopo 160.000 km di impiego delle stesse batterie. I veicoli elettrici, riducendo la dipendenza dal petrolio, potrebbero rallentare il riscaldamento globale (attenuando l'effetto serra), sono più silenziosi rispetto ai motori a combustione interna e non producono sostanze nocivi. combustione interna e non producono fsostanze nocivi. Come svantaggi si ha una limitata autonomia tra le ricariche, il tempo di ricarica, e la scarsa durata delle carica delle batterie, anche se nuovi tipi di batteria ricaricabile e nuove tecnologie di carica ne hanno incrementato l'autonomia e la vita utile, la vita utile, riducendone contemporaneamente il tempo di carica. Nel 1899 il prototipo a motore elettrico La Jamais Contente fu la prima automobile a superare la velocità di 100 km/h. Sembrava una promessa per le auto elettriche, ma nel corso del XX secolo queste sono diventate molto più rare rispetto ai veicoli con motore a combustione interna.


8.1.1 Costi con un auto elettrica per percorrere 100 km si spende circa 1-2 € contro i 6 € con u auto che fa 25km/L e 10 € con un auto che fa i 15 km/L 8.1.2 emissioni le auto elettrice non producono in se gas di scarico ma l'energia usata per produrre corrente si sopra è riportato la produzione di CO2 con energia attuale e quella totalmente ecocompatibile . 8.1.3 Prestazioni Molte delle vetture elettriche di oggi sono capaci di prestazioni in accelerazione che superano quelle dei veicoli a benzina della stessa potenza. La Tesla Roadster, una sportiva biposto attualmente commercializzata dalla californiana Tesla Motors e dotata di un motore elettrico asincrono a tre fasi con trasmissione monomarcia, accelera da 0 a 100 km/h in 3,7 secondi: una rapidità superiore a quella di una Ferrari 575M Maranello ad esempio. I veicoli elettrici possono utilizzare una configurazione diretta motore-ruota che aumenta l'efficienza nell'erogazione della potenza. Il fatto che possono avere molteplici motori collegati direttamente alle ruote permette a ciascuna ruota di essere sia propulsiva che frenante, cosa che aumenta la trazione. 8.1.4 Tipi di batterie utilizzate Le Batterie ricaricabili utilizzate nei veicoli elettrici includono la pila zinco-aria, l'accumulatore piombo-acido ("inondate" e VRLA), il NiCd, il tipo a NiMH, le litio-ione, le Li-ion polimero. Le batterie sonno il componente più costoso del veicolo8.1.5 autonomia 30-80 km con batterie a piombo-acido 200 km con Le batterie al NiMH 400-500 km con le nuove batterie al litio di nuova generazione .

8.2 Auto a idrogeno produrre energia meccanica per mezzo della energia chimica del idrogeno ci sono due modo : 8.2.1 combustione calda in questo caso la reazione avviene tra idrogeno puro e ossigeno atmosferico (20-22% del atmosfera) in un motore a combustione . Tale reazione produce energia termica , che poi viene trasformata in energia meccanica mediante il manovellismo . 8.2.2 Combustione fredda in una pilla a combustibile avviene una reazione controllata tra idrogeno e ossigeno,durante la quale viene liberata energia elettrica .durante la reazione si sviluppa una temperatura di circa 80 C°. l'energia elettrica prodotta viene utilizzata poi per alimentare un motore elettrico .


8.2.3 Struttura pilla a combustibile il nucleo della pilla a combustibile è composta da un conduttore elettrico di protoni in pellicole di plastica solida tale pellicola e ricoperta in tutti i due i lati con uno strato di catalitico al platino e con elettrodi di carta di grafite . Nelle piastre bipolari ci sono minuscoli canali per il gas attraverso i quali arrivano rispettivamente da un lato l'idrogeno e dal l'altra l'aria. 8.2.4 Funzionamento per mezzo del catalizzatore, le molecole di idrogeno sono scisse in ioni di ossigeno positivi ( protoni ) ed elettroni negativi. I protoni passano poi attraverso il conduttore elettrolitico sul lato dell'ossigeno atmosferico. In tal modo , sul lato dell'idrogeno si crea un eccesso di elettroni . Il catalizzatore sul lato del aria eccita le molecole di ossigeno contenute nel aria affinché accolgano gli elettroni. Se a questo punto si collegano le due piastre bipolari mediante un circuito esterno elettrico, Gli elettroni passeranno dal lato dell'idrogeno al lato del ossigeno, liberando energia elettrica e caricando negativamente l'ossigeno. Gli ioni di ossigeno negativi ,nella superficie di separazione, si legano i ioni di idrogeno positivi , provocando vapore acqueo . Le pile a combustibile attuali hanno una tensione di 0,6 ed per produrre una corrente accertabile per alimentare un grosso motore elettrico si producono collegamenti in serie. 8.2.5 caratteristica - ridotta rumorosità - miglior rendimento rispetto al motore a combustione ( fino a 60 % ) - nessun emissione di sostanze nocive (dipende da che energia si usa per produrre l'idrogeno) - ridotta produzione di calore - richiede attualmente uno spazio molto grande per alloggiare. 8.2.6 Produzione di idrogeno l'idrogeno può essere ricavato dal acqua mediate elettrolisi sia al esterno sia a bordo , ma ha bordo non ha senso , ed viene prodotto mediante processo chimico di due sostanze : il metanolo e l'acqua quindi servono due serbatoi uno di H2O e uno di CH3OH, le due sostanze vengono miscelati ed fatto evaporare a 250 C° e infine , in un reformer con bruciatura catalitica , trasformato in idrogeno e piccole parti di CO2 ed poi l'idrogeno è inviato alla pila combustibile.


tesina antinqinamanto