Dr. E. G. Giakoumis - Professor of Internal Combustion Engines / Δρ. Ε.Γ. Γιακουμής - Καθηγητής Ε.Μ.Π., Μηχανές Εσωτερικής Καύσης
 

Καύση-Ρύπανση Εμβολοφόρων Μ.Ε.Κ. (Σχολή Μηχανολ. Μηχ. Ε.Μ.Π., 2.2.12.9)

9ο εξάμηνο (μάθημα επιλογής Κύκλου Σπουδών Ενεργειακού Μ.Μ. και Ε.Ε.Μ.Μ.)


 

1 - Γενικά Στοιχεία

Το μάθημα “Καύση-Ρύπανση Εμβολοφόρων Μ.Ε.Κ.” διδάσκεται από το 1998 στα πλαίσια του προγράμματος σπουδών της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών Ε.Μ.Π.

Περιλαμβάνει δύο μέρη: Στο πρώτο μέρος γίνεται ανάλυση των διεργασιών της καύσης σε κινητήρες Otto και Diesel, αρχικά σε περιγραφικό επίπεδο, και στη συνέχεια σε μεγαλύτερο βάθος.

Το δεύτερο μέρος επικεντρώνεται στο, ιδιαίτερα επίκαιρο σήμερα, θέμα της ρύπανσης από εμβολοφόρους κινητήρες καθώς και στις σημαντικότερες διατάξεις/συστήματα αντιρύπανσης (π.χ. τριοδικός καταλυτικός μετατροπέας, παγίδα αιθάλης κλπ). Επίσης, αναλύεται το μείζον σήμερα θέμα των εκπομπών CO2 από εμβολοφόρους κινητήρες και οι τρόποι μείωσής τους, οπότε δίνεται η ευκαιρία για συζήτηση περί των προκλήσεων των Μ.Ε.Κ. και μελλοντικών εφαρμογών.

Για την υποστήριξη των παραπάνω, γίνεται μία συνοπτική περιγραφή των βασικών αρχών της (Χημείας της) Καύσης, με ιδιαίτερη έμφαση στο μείζονος σημασίας για το σχηματισμό ρύπων φαινόμενο της διάστασης, καθώς και των συνηθέστερα χρησιμοποιούμενων καυσίμων σε Μ.Ε.Κ.

Ουσιαστικό προαπαιτούμενο αποτελεί το μάθημα Μηχανές Εσωτερικής Καύσης του 6ου εξαμήνου.

Σκοπός του μαθήματος:

Εξοικείωση αλλά και εμβάθυνση των φοιτητών πάνω σε θέματα καύσης, ρύπανσης και μεθόδων αντιρύπανσης εμβολοφόρων Μ.Ε.Κ.

Θέματα που καλύπτονται:

Α) Καύση:

  • βασικές έννοιες χημείας καύσης,
  • διάσταση προϊόντων καύσης,
  • καύσιμα Μ.Ε.Κ., 
  • καύση σε κινητήρα Otto - φλόγα προ-ανάμιξης / κρουστική καύση / θάλαμοι καύσης Otto,
  • κινητήρες Otto στρωματικής γόμωσης (GDI),
  • καύση σε κινητήρα Diesel - φλόγα διάχυσης / θάλαμοι καύσης Diesel,
  • συστήματα προετοιμασίας μίγματος Otto (εξαεριωτές / μοντέρνα ηλεκτρονικά ελεγχόμενα συστήματα ψεκασμού),
  • συστήματα έγχυσης Diesel (μηχανικά/ηλεκτρονικά) / ρυθμιστές στροφών / εγχυτήρες.

Β) (Αντι)Ρύπανση:

  • προδιαγραφές εκπομπών εμβολοφόρων Μ.Ε.Κ.,
  • διαδικασία μέτρησης - κύκλοι δοκιμής πιστοποίησης,
  • μηχανισμοί σχηματισμού ρύπων σε κινητήρες Otto και Diesel (NOx, CO, HC, σωματίδια),
  • επίδραση βασικών λειτουργικών παραμέτρων κινητήρων (στροφές, φορτίο, προπορεία) στο σχηματισμό ρύπων,
  • συστήματα αντιρύπανσης Otto (τριοδικός καταλύτης, κάνιστρο ενεργού άνθρακα, φίλτρο σωματιδίων GPF),
  • συστήματα αντιρύπανσης Diesel (οξειδωτικός καταλύτης DOC, φίλτρο σωματιδίων DPF, επιλεκτική καταλυτική αναγωγή SCR, παγίδα NOx, scrubber),
  • πρωτογενή μέτρα αντιρύπανσης (ανακυκλοφορία καυσαερίου EGR, έγχυση νερού, έλεγχος προπορείας),
  • διοξείδιο του άνθρακα - προδιαγραφές και τρόποι μείωσης σε επίπεδο κινητήρα και οχήματος, 
  • βιοκαύσιμα.

 

2 - Ώρες-Αίθουσες Παραδόσεων

Το μάθημα διδάσκεται κατά το χειμερινό εξάμηνο, μία φορά την εβδομάδα, σε 3ωρες διαλέξεις (+ μία ώρα ασκήσεων), σε συνδιδασκαλία με τον Καθηγητή Δ.Θ. Χουντάλα και υποστήριξη από τους ΕΔΙΠ Ν. Κομνηνό και Δ. Γιαννόπουλο:

Τετάρτη 9:00-11:45 (θεωρία).

Παρασκευή 15:30-16:15 (καύση/διάσταση, ασκήσεις).  

 

3 - Διδακτικές Σημειώσεις - Βιβλία

Κ.Δ. Ρακόπουλος, Δ.Θ. Χουντάλας, “Καύση-Ρύπανση Εμβολοφόρων Μ.Ε.Κ.”, Εκδόσεις Γρ. Φούντας, Αθήνα, 1998 - κωδικός συστήματος “Εύδοξου” 4525.

Η διανομή του βιβλίου γίνεται από τον εκδοτικό οίκο Γρ. Φούντας, Στουρνάρη 36, Αθήνα, 4ος όροφος, τηλ. 210-5238910.

 

4 - Βοηθητικό Υλικό και Σημειώσεις Παρουσιάσεων - βλ. link μαθήματος στο helios.ntua.gr

https://helios.ntua.gr/course/view.php?id=2745  

 

5 - Εξέταση-Βαθμολόγηση Μαθήματος

Η εξέταση του μαθήματος γίνεται με ανοιχτές σημειώσεις (ποσοστό συμμετοχής στον τελικό βαθμό 100%).

Η εξέταση περιλαμβάνει λογιστικές ασκήσεις, θεωρητικά ερωτήματα, ερωτήσεις κρίσης / πολλαπλών επιλογών κλπ.

 

6 - Προτεινόμενη Ξενόγλωσση Βιβλιογραφία

1) R. Stone, “Μηχανές Εσωτερικής Καύσης”, Εκδόσεις Γρ. Φούντας, 2021 (Επιστημονική επιμέλεια Ε. Γιακουμής) (Κεφάλαια 3, 4, 5, 6).

2) J.B. Heywood, “Internal Combustion Engine Fundamentals”, McGraw-Hill, New York, 1988 (Κεφάλαια 9, 10, 11 σε πολύ προχωρημένο επίπεδο).

3) E.G. Giakoumis, “Driving and Engine Cycles”, Springer, Cham, Switzerland, 2017 (αποκλειστικά κύκλοι δοκιμής/πιστοποίησης).

4) B. Challen and R. Baranescu (eds), “Diesel Engine Reference Book”, 2nd edition, SAE International, 1999.

5)  https://www.transportpolicy.net/region/europe/european-union/ (Transportpolicy)

6) https://www.theicct.org/ (ICCT - International Council on Clean Transportation)

7) https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/transport-emissions-of-greenhouse-gases/transport-emissions-of-greenhouse-gases-10  (EEA - European Environment Agency)

8) European Commision long-term 2050 climate strategy https://ec.europa.eu/clima/policies/strategies/2050_en

9) EU Dieselgate flyer