ICPE-CA

CERINMOD - Program 71- 143/ 2007
Prezentare Contract de Cercetare nr. 71- 143/ 2007

1.  Prezentare proiect
2.  Parteneriat
3.  Obiectivele proiectului
4.  Etapele proiectului
5.  Valorificarea rezultatelor
6.  Contact

1. Prezentare proiect

a. Datele proiectului

Programul 4: PARTENERIATE ÎN DOMENIILE PRIORITARE
Directia de Cercetare: 7. Materiale, procese şi produse inovative
Titlul Proiectului: BUJII CERAMICE CU INCANDESCENŢĂ PENTRU MOTOARELE DIESEL
Acronim: CERINMOD
Perioada: septembrie 2007- noiembrie 2009
Coordonator: Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Inginerie Electrică ICPE-CA Bucureşti
Director de proeict: Ing.Cristian ŞEITAN
Parteneri:

P1 - Universitatea POLITEHNICA Bucureşti - UPB
Responsabil proiect: Prof.Dr.Ing.Adrian VOLCEANOV
P2 - S.C SINTEROM S.A. Cluj-Napoca
Responsabil proiect: Ing.Vasile LAZĂR

Rezumat

Creşterea numărului de autovehicule aflate în circulaţie atrage după sine şi creşterea cantităţii poluanţilor emişi în atmosferă, poluanţii rezultaţi din arderea carburanţilor, cât şi din particulele antrenate în timpul circulaţiei. Traficul rutier generează în marile centre urbane circa 60% din poluarea atmosferică datorită gazelor de eşapament (CO, NOx, benzen, hidrocarburi aromatice policiclice, Pb, etc). Conform reglementărilor Uniunii Europene de dezvoltare a unui transport durabil sunt necesare îmbunătăţiri ale carburanţilor şi ale tehnologiilor de funcţionare a mijloacelor de transport, în vederea reducerii emisiilor poluante. România a transpus aproape integral legislaţia Uniunii Europene privind protecţia calităţii aerului.
Obligativitatea respectării normelor de protecţie a mediului impune optimizarea funcţionării motoarelor de autoturisme pentru reducerea emisiilor poluante din gazele de eşapament, cu încadrare în restricţiile actuale de depoluare.
Motoarele diesel sunt motoare cu aprindere prin compresie (autoaprindere), carburatul se aprinde fără a necesita o scânteie. Căldura produsă în timpul compresiei este suficientă pentru a iniţia combustia carburantului (amestecul combustibil-aer). În cazul unor temperaturi joase este necesară mai multă energie.
În prezent motoarele diesel utilizează bujii metalice incandescente, acestea prezintă o serie de dezavantaje şi anume, startul de pornire a motoarelor la rece este lent, timpul de preincalzire mare (1-2 minute), durata de viaţă este scurtă, necesitând înlociurea lor frecventă. O soluţie pentru rezolvarea acestor probleme este utilizarea bujiilor ceramice incandescente.

Acest produs pentru industria autoturismelor are un rol important în funcţionarea acestora, contribuind la rezolvarea proble-melor legate de poluarea mediului şi eficienţa funcţională a motoarelor cu compresie. Utilizarea unei astfel de bujii are rol în creşterea eficienţei energetice a motorului, ea furnizeaza energie suplimentară la pornirea motorului şi duce la reducerea emisiilor poluante.

Utilizarea bujiilor ceramice cu incandescenţă are consecinţe benefice asupra mediului înconjurător, asigurând condiţii pentru arderea completă a carburantului şi reducerea emisiilor de fum alb/albastrui la aproximativ 49%. Deoarece combustia carburantului este mai uniformă şi completă, se eliberează mai multă energie iar temperatura camerei de combustie creşte mai rapid, eliminându-se rateurile la pornirea la rece.
Proiectul propus are ca obiectiv realizarea unui prototip de bujie ceramică incandescentă pentru motoarele diesel de 11,5 V. Modelul de bujie ceramică incandescentă va avea întregul element de încălzire (teaca) fabricat din ceramică structurală fină cu o bună conductivitate termică, comparabilă cu cea de tip metalic, scurtându-se astfel timpul de preîncălzire. Bujiile ceramice cu incandescenţă sunt echipate cu o rezistenţă specială de încălzire din material ceramic care are un punct de topire foarte ridicat. Aceasta este inclusă într-un corp cilindric din material ceramic izolator care are o conducţie termică foarte bună, astfel încât timpul de preîncălzire este foarte scurt şi poate rezista mult timp la încălziri rapide. Elementul izolator va fi realizat dintr-o ceramică compozită, pe bază de Si3N4 în amestec cu Li, Ca, Mg sau elemente rare (Y, Nd, Ce, Gd), iar ca ceramică conductoare vom folosi MoSi2, WC.
Materialul ceramic conductor are caracteristici care asigură creşterea rapidă a temperaturii şi o rezistenţă mai mare la temperaturi ridicate.
Compoziţiile de material ceramic vor fi caracterizate din punct vedere microstructural, electric, termic şi mecanic. Compoziţiile cu cele mai bune performanţe vor fi utilizate la procesarea bujiilor. Se va proiecta şi realiza un model de prototip de bujie ceramică incandescentă. Sinterizarea bujiilor se va face prin tehnologia de presare la cald în atmosferă de azot şi/sau argon, la temperatura de 1500-17000C. Bujiile obţinute vor fi testate pe un stand de laborator pentru determinarea proprietăţilor specifice: timp de răspuns, timp de aprindere, rezistenţa la coroziune, durata de viaţă, caracteristici electrice.
Se va demonstra funcţionalitatea prototipului de bujie ceramică incandescentă.
Rezultatele cercetării vor fi protejate printr-un brevet şi diseminate prin lucrări şi articole publicate în reviste de impact ştiinţific.
Scopul proiectului este de a dezvolta un produs nou, competitiv şi nepoluant pentru industria constructoare de autovehicule. Proiectul se va realiza în colaborare cu două entităţi de cercetare-dezvoltare şi o unitate economică.
Obiectivele proiectul se vor realiza în cadrul unui consorţiu, realizat dintr-un institut de cercetare-dezvoltare, un centru universitar şi un agent economic. Agentul economic este cel care va prelua tehnologia de fabricaţie a produsului şi va beneficia de prototipul de produs - bujie ceramică incandescentă. Realizarea prototipului de produs nou, contribuie la dezvoltarea domeniului de activitatea a agentul economic partener.

2. Parteneriat

Proiectul este sustinut de un consorţiu multidisciplinar, cu preocupari şi realizări în cadrul tematicii abordate, format dintr-un institut de cercetare - dezvoltare - INCDEI ICPE-CA Bucureşti (CO), o universitate - Uiversitatea POLITEHNICA Bucureşti (P1) şi un partener industrial SC SINTEROM SA Cluj-Napoca (P2).

CO: INCDIE ICPE-CA

Director de proiect: IDT I - Ing.Cristian ŞEITAN Adresa: str. Splaiul Unirii, nr.313, , Bucureşti
Email: cr_seitan@icpe-ca.ro
Web site: www.icpe-ca.ro


Colectiv de elaborare: IDT I Ing.Georgeta VELCIU,CS III Ing.Christu ŢÂRDEI, CS Ing. Florentina GRIGORE, CS Ing. Delia PĂTROI, AS Ing. Florentina BOGDAN, AS Ing.Silvia HODOROGEA, CP I Dr.Chim.Petru BUDRUGEAC, CS Fiz.Virgil MARINESCU, AS Ing.Alina COMĂNESCU

P1: Universitatea POLITEHNICA Bucureşti - UPB

Responsabil de proiect: Prof.Dr.Ing. Adrian VOLCEANOV
Adresa: str. Splaiul Independentei, nr.313, Bucureşti
Email: a.volceanov@oxy.pub.ro
Web site: www.oxy.pub.ro

Colectiv de elaborare: Ş.L.Dr.Ing.Vasilica DIMA, As.Drd.Ing.Mihai EFTIMIE, Conf.Dr.Ing.Cristian George DRAGOMIRESCU, Ş.L.Dr.Ing.Ştefania STOLERU, Ş.L.Dr.Ing.Alina Mihaela MELINESCU, Ş.L.Dr.Ing.Georgeta VOICU, Ş.L.Dr.Ing.Zeno GHIZDAVEŢ, Lect.Dr.Mat. Iulian DUCA, Ing.Nicolae RADA, Ing.Simona CRĂINICEANU.

P2: SC SINTEROM SA

Responsabil de proiect: Ing. Vasile Daniel LAZĂR
Adresa: str. B-dul MUNCII, CLUJ-NAPOCA
Email: proiectare@sinterom.ro
Web site: www.sinterom.ro

Colectiv de elaborare: Ing.Vasile TRUŢĂ, Ing. Maria-Elena GIURGEA, Ing.Doina URCULESCU, Ing.Lucia Mirebela GAŞPAR, Ing.Lenuţa JURCĂU, Chim.Carmen Adriana BALINT, Ec.Claudiu Dan CREŢIU

3. Obiectivele proiectului

Problema adresata de proiectul CERINMOD se referă la realizarea unui prototip de bujie ceramică incandescentă. Se va obţine un prototip de produs nou, competitiv şi nepoluant care contribuie la dezvoltarea domeniului de echipamente auxiliare din industria constructoare de autovehicule.

Obiectivele generale ale proiectului CERINMOD sunt în concordanţă cu obiectivele programului PNCD II:

• realizarea unui consorţiu interdisciplinar capabil să rezolve tema abordată în cadrul proiectului;
• creşterea performanţei sistemului CDI prin creşterea numărului de brevete înregistrate la OSIM şi obţinerea unor rezultate de excelenţă, reflectate prin creşterea numărului de publicaţii;
• creşterea capacităţii instituţionale prin stimularea colaborării şi a participării la reţele naţionale şi internaţionale, fuziunea preocupărilor noastre cu proiecte similare desfăşurate pe plan naţional şi extinderea cooperării internaţionale;
• antrenarea sectorului privat prin dezvoltarea parteneriatelor public-privat în ştiinţă şi tehnologie;

Obiectivele specifice (obiective ştiinţifice şi tehnice) ale proiectului:

• elaborarea unui model de bujie incandescentă în care elementul de încălzire şi elementul conductor vor fi din ceramică;
• procesarea de noi compoziţii de materiale ceramice compozite pe bază de Si3N4, în amestec cu Li, Ca, Mg sau elemente rare (Y, Nd, Ce, Gd), cu proprietăţi izolatoare;
• noi compoziţii de materiale ceramice pe bază de MoSi2, WC cu proprietăţi conductoare ridicate;
• materiale ceramice care să asigure creşterea rapidă a temperaturii şi o rezistenţă mai mare la temperaturi ridicate;
• utilizarea unor adausori oxidice (Al2O3, Y2O3, MgO, SiO2) în compoziţiile de material ceramic neoxidic (Si3N4 , MoSi2, WC),î scopul scăderii temperaturii de sinterizare; adaosurile oxidice au un rol important asupra proprietăţilor materialului neoxidic. Adiţia oxizilor duce la îmbunătăţirea proprietăţile mecanice, la scăderea temperaturii de sinterizare, la scăderea forţei de presare;
• experimentarea modelului prototip de bujie de 11,5V si cu un timp de preincalzire foarte scurt (sub un minut);
• verificarea funcţionalităţii modelului prototip de bujie pe un stand de laborator.

4. Etapele proiectului

Etapa I: Studii privind utilizarea materialelor ceramice in constructia unei bujii incandescente (Rezumat)

Activitatea I.1. Studiu privind tipurile de materiale ceramice compozite utilizate la bujiile ceramice incandescente;
Activitate I.2. Studiu privind proprităţile pe care trebuie să le indeplinească materialele ceramice compozite si condiţiile de lucru ale bujiilor ceramice incandescente;
Activitate I.3. Procedee preliminare de sinteză materialelor ceramice compozite.
Termen: 15.12.07
Valoare totală: 91.875 lei
Valoare buget: 91.875 lei

Etapa II: Experimentarea materialelor ceramice compozite neoxidice utilizate la realizarea bujiei incandescente si caracterizarea acestora (Rezumat)

Activitate II.1. Experimentarea unor noi compoziţii de materiale ceramice şi caracterizarea proprietăţilor lor fizico-mecanice;
Activitate II.2. Caracterizarea proprietăţilor electrice ale materialelor ceramice elaborate şi performanţele acestora ca şi componente ale bujiei incandescente;
Activitate II.3. Studii de compatibilitate ale materialelor ceramice cu componentele metalice ale bujiiei incandescente.
Termen: 30.06.08

Etapa III: Elaborarea modelului experimental (Rezumat)

Activitate III.1. Elaborarea a noi soluţii de bujie ceramică incandescentă;
Activitate III.2. Proiectarea modelului experimental;
Activitate III.3. Realizarea modelului experimental;
Activitate III.4. Experimentarea şi demonstrarea functionalităţii modelului de bujie incandescentă;
Activitate III.5. Studiu de fezabilitate tehnică;
Activitate III.6. Diseminarea rezultatelor cercetării prin comunicarea şi publicarea naţională şi internaţională.
Termen: 28.02.09

Etapa IV: Elaborarea documentaţiei pentru dezvoltare prototip (Rezumat)

Activitate IV.1. Elaborarea documentaţiei de analiză tehnico - economică;
Activitate IV.2. Elaborarea referenţialului de produs şi a documentaţiei tehnice a produsului;
Termen: 30.11.09

Etapa IV: Elaborarea documentaţiei pentru dezvoltare prototip (Rezumat)

Activitate IV.3. Proiectarea prototipului de bujie incandescentă;
Activitate IV.4. Realizarea prototipului de bujie incandescentă;
Termen: 30.10.10

Activitate IV.5. Experimentarea şi verificarea prototipului;
Activitate IV.6. Protejarea drepturilor de proprietate intelectuală: se va realiza prin depunerea unei cereri de brevet în vederea brevetarii noilor compoziţii de materiale ceramice şi a prototipu-lui de bujie incandescentă;
Activitate IV.7. Participarea la manifestări tehnico-ştiinţifice: rezultatele finale ale cercetării vor fi publicate în reviste de specialitate, participarea la expoziţii şi târguri de produse în vederea promovării produsului pe piaţă.

5. Valorificarea rezultatelor

Valorificarea rezultatelor cercetării se va realiza prin:

• obţinerea unui prototip de bujiie ceramică incandescentă
• vizarea transferului tehnologiei la agentul economic în scopul valorificării comerciale a produsului;
• diseminarea şi consolidarea rezultatelor proiectului prin publicaţii, participarea la târguri şi expoziţii, participarea la conferinţe naţionale şi internaţionale, publicarea de articole şi brevetarea rezultatelor cercetării.

6. Contact