اليوريا في محركات الديزل: لماذا ، التركيب ، الاستهلاك ، السعر ، الإغلاق
محتوى
يهتم معظم سائقي السيارات الحديثين ، الذين يحددون السيارة الأكثر عملية ، ليس فقط بقوة وحدة الطاقة والراحة التي يتم توفيرها في الداخل. بالنسبة للكثيرين ، فإن اقتصاد النقل له أهمية كبيرة. ومع ذلك ، عند إنشاء سيارات ذات استهلاك منخفض للوقود ، فإن الشركات المصنعة تسترشد بشكل أكبر بالمعايير البيئية (محرك أصغر للوقود يصدر مواد ضارة أقل).
أجبر تشديد المعايير البيئية المهندسين على تطوير أنظمة وقود جديدة ، وتعديل مجموعات نقل الحركة الحالية وتزويدهم بمعدات إضافية. يعلم الجميع أنه إذا قمت بتقليل حجم المحرك ، فسوف يفقد قوته. لهذا السبب ، في محركات الاحتراق الداخلي الحديثة ذات الإزاحة الصغيرة ، فإن الشواحن التوربينية ، والضواغط ، وجميع أنواع أنظمة الحقن ، وما إلى ذلك شائعة بشكل متزايد. بفضل هذا ، حتى وحدة سعة 1.0 لتر قادرة تمامًا على التنافس مع محرك سعة 3.0 لتر لسيارة رياضية نادرة.
إذا قارنا محركات البنزين والديزل (يتم وصف الفرق في هذه المحركات في مراجعة أخرى) ، فإن التعديلات ذات الحجم المماثل الذي يعمل على الوقود الثقيل ستستهلك بالتأكيد وقودًا أقل. هذا يرجع إلى حقيقة أن أي محرك ديزل مزود بنظام حقن مباشر افتراضيًا. تم وصف مزيد من التفاصيل حول جهاز هذا النوع من المحركات هنا.
ومع ذلك ، فهي ليست بهذه البساطة مع محركات الديزل. عندما يحترق وقود الديزل ، ينبعث المزيد من المواد الضارة ، وهذا هو السبب في أن المركبات المجهزة بمحرك مماثل تلوث البيئة أكثر من نظير البنزين. لجعل السيارة أكثر أمانًا في هذا الصدد ، يشتمل نظام العادم على مرشح الجسيمات и الحفاز... تعمل هذه العناصر على إزالة وتحييد الهيدروكربونات وأكاسيد الكربون والسخام وثاني أكسيد الكبريت والمواد الضارة الأخرى.
على مر السنين ، تم تشديد المعايير البيئية ، خاصة لمحركات الديزل. في الوقت الحالي ، يوجد حظر في العديد من البلدان على تشغيل المركبات التي لا تفي بمعايير Euro-4 ، وأحيانًا أعلى. حتى لا يفقد محرك الديزل أهميته ، قام المهندسون بتجهيز الوحدات (بدءًا من تعديلات المعيار البيئي Euro4) بنظام تنظيف غاز العادم الإضافي. يطلق عليه SCR.
جنبا إلى جنب مع اليوريا تستخدم لوقود الديزل. ضع في اعتبارك سبب الحاجة إلى هذا الحل في السيارة ، وما هو مبدأ تشغيل نظام التنظيف هذا ، وما هي مزاياها وعيوبها أيضًا.
ما هو اليوريا لمحرك الديزل
كلمة اليوريا نفسها تعني مادة تحتوي على أملاح حمض اليوريك - المنتج النهائي لعملية التمثيل الغذائي للثدييات. يتم استخدامه بنشاط في الزراعة ، لكنه لا يستخدم بشكله النقي في صناعة السيارات.
لمحركات الديزل ، يتم استخدام محلول خاص ، 40 في المائة يتكون من محلول مائي من اليوريا و 60 في المائة من الماء المقطر. هذه المادة عبارة عن معادل كيميائي يتفاعل مع غازات العادم ويحول أكاسيد الكربون الضارة والهيدروكربونات وأكاسيد النيتروجين إلى غاز خامل (غير ضار). يحول التفاعل العادم الضار إلى ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والماء. يسمى هذا السائل أيضًا AdBlue للاستخدام في نظام معالجة غاز العادم.
في أغلب الأحيان ، يتم استخدام مثل هذا النظام في المركبات التجارية. ستحتوي الشاحنة على خزان إضافي ، يقع عنق الحشو بالقرب من فتحة تعبئة الوقود. لا يتم تزويد الشاحنة بالوقود بوقود الديزل فحسب ، بل يجب أيضًا سكب محلول اليوريا في خزان منفصل (سائل جاهز يُباع في علب). يعتمد استهلاك المادة على نوع نظام الوقود ومدى كفاءة عمل المحرك.
عادةً ما تكون السيارة الحديثة (بالمناسبة ، عدد كبير من طرازات الركاب التي تستخدم الوقود الثقيل تتلقى أيضًا نظام تحييد كهذا) قادرة على العمل من اثنين إلى ستة بالمائة من اليوريا من إجمالي كمية الوقود المستهلكة. نظرًا لحقيقة أن الحقن يتم التحكم فيه بواسطة إلكترونيات عالية الدقة ، وأن تشغيل النظام نفسه يتم تسويته بواسطة مستشعرات NO ، فأنت بحاجة إلى إضافة كاشف إلى الخزان في كثير من الأحيان أقل بكثير من إعادة تزويد السيارة نفسها بالوقود. عادة ، التزود بالوقود مطلوب بعد حوالي 8 آلاف كيلومتر (حسب حجم الخزان).
يجب عدم خلط سائل تشغيل نظام العادم بوقود الديزل ، لأنه غير قابل للاشتعال في حد ذاته. أيضًا ، ستؤدي كمية كبيرة من الماء والمواد الكيميائية إلى تعطيل مضخة الوقود عالية الضغط بسرعة (يتم وصف عملها هنا) والمكونات الهامة الأخرى لنظام الوقود.
ما هو عليه في محرك الديزل
في السيارات الحديثة ، تُستخدم المحفزات لتحييد نواتج الاحتراق. قرص العسل مصنوع من المعدن أو مادة السيراميك. يتم طلاء التعديلات الأكثر شيوعًا داخليًا بثلاثة أنواع من المعادن: الروديوم والبلاديوم والبلاتين. يتفاعل كل من هذه المعادن مع غازات العادم ويعادل الهيدروكربونات وأول أكسيد الكربون تحت ظروف درجات الحرارة العالية.
الناتج عبارة عن خليط من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والماء. ومع ذلك ، يحتوي عادم الديزل أيضًا على مستويات عالية من السخام وأكسيد النيتروجين. علاوة على ذلك ، إذا تم تحديث نظام العادم لإزالة مادة ضارة واحدة ، فإن هذا له آثار جانبية - محتوى المكون الآخر يزيد بشكل متناسب. تتم ملاحظة هذه العملية في أوضاع تشغيل مختلفة لوحدة الطاقة.
لإزالة السخام من العادم ، يتم استخدام مصيدة أو مرشح جسيمات. يمر التدفق عبر الخلايا الصغيرة للجزء ويستقر السخام على حوافها. بمرور الوقت ، تصبح هذه الشاشة مسدودة وينشط المحرك احتراق البلاك ، وبالتالي إطالة عمر خدمة الفلتر.
على الرغم من وجود عناصر إضافية في نظام عادم السيارة ، لا يتم تحييد جميع المواد الضارة تمامًا. لهذا السبب ، لا يتم تقليل ضرر محرك السيارة. لتحسين الملاءمة البيئية للنقل ، تم تطوير نظام إضافي آخر لتنظيف أو تحييد غازات عادم الديزل.
تم تصميم معادلة SCR لمكافحة أكسيد النيتريك. يتم تثبيته بشكل افتراضي في جميع مركبات الديزل التي تتوافق مع Euro 4 وما فوق. بالإضافة إلى العادم النظيف ، بفضل استخدام اليوريا ، يعاني نظام العادم من رواسب الكربون بدرجة أقل.
كيف يعمل النظام
يسمح وجود نظام التعادل لمحرك الاحتراق الداخلي القديم بالتكيف مع المعايير البيئية الحديثة. يمكن استخدام SCR في بعض السيارات كمعدات إضافية ، ولكن لهذا الغرض يحتاج نظام العادم التلقائي إلى التحديث. النظام نفسه يعمل على ثلاث مراحل.
مراحل تنظيف غاز العادم
عندما يحترق الوقود في الاسطوانة ، عند شوط العادم آلية توزيع الغاز يفتح صمامات العادم. يدفع المكبس نواتج الاحتراق إلى الداخل مشعب العادم... ثم يدخل تدفق الغاز إلى مرشح الجسيمات ، حيث يتم الاحتفاظ بالسخام. هذه هي الخطوة الأولى في تنظيف العادم.
يخرج التيار ، الذي تم تنظيفه بالفعل من السخام ، من المرشح ويتم توجيهه إلى المحفز (بعض نماذج السخام متوافقة مع المحفز الموجود في نفس الغلاف) ، حيث يتم تحييد غاز العادم. في هذه المرحلة ، حتى يدخل الغاز الساخن المعادل ، يتم رش محلول اليوريا في الأنبوب.
نظرًا لأن التيار لا يزال ساخنًا جدًا ، يتبخر السائل على الفور ويتم إطلاق الأمونيا من المادة. يؤدي تأثير ارتفاع درجة الحرارة أيضًا إلى تكوين حمض الأيزوسيانك. عند هذه النقطة ، تتفاعل الأمونيا مع أكسيد النيتريك. هذه العملية تحيد هذا الغاز الضار وتشكل النيتروجين والماء.
المرحلة الثالثة تحدث في المحفز نفسه. يحيد المواد السامة الأخرى. ثم يذهب التدفق إلى كاتم الصوت ويتم تفريغه في البيئة.
اعتمادًا على نوع المحرك ونظام العادم ، سيتبع التحييد مبدأً مشابهًا ، لكن التثبيت نفسه قد يبدو مختلفًا.
تكوين السوائل
لدى بعض سائقي السيارات سؤال: إذا كانت اليوريا نتاج نشاط حيوي لعالم الحيوان ، فهل من الممكن صنع مثل هذا السائل بمفردك؟ من الناحية النظرية ، هذا ممكن ، لكن الشركات المصنعة لا توصي بالقيام بذلك. لن يلبي محلول اليوريا محلي الصنع متطلبات الجودة للاستخدام في الآلات.
وهناك عدة أسباب لذلك:
- يمكن اعتبار اليوريا ، التي غالبًا ما يتم تضمينها في العديد من الأسمدة المعدنية ، كبديل لإنشاء محلول. لكن لا يمكنك الذهاب إلى أقرب متجر زراعي لشرائه. والسبب هو أن حبيبات السماد تعالج بمادة خاصة تمنع تكتل المادة السائبة. هذا الكاشف الكيميائي ضار بعناصر نظام تنقية منتجات الاحتراق. إذا قمت بإعداد حل يعتمد على هذا الأسمدة المعدنية ، فسيفشل التثبيت بسرعة كبيرة. لا يوجد نظام تصفية قادر على تصفية هذه المادة الضارة.
- يرتبط إنتاج الأسمدة المعدنية باستخدام البيوريت (قد تحتوي الكتلة النهائية لهذا الكاشف على حوالي 1.6 بالمائة). سيؤدي وجود هذه المادة إلى تقصير عمر المحول الحفاز بشكل كبير. لهذا السبب ، في تصنيع AdBlue ، في النهاية يمكن تضمين جزء صغير فقط من biuret (لا يزيد عن 0.3 في المائة من الحجم الإجمالي) في تركيبته.
- يتم إنشاء المحلول نفسه على أساس المياه المنزوعة المعادن (تسد الأملاح المعدنية قرص العسل للمحفز ، مما يؤدي إلى توقفه عن العمل بسرعة). على الرغم من أن سعر هذا السائل منخفض ، إلا أنه إذا أضفت سعر السماد المعدني والوقت المستغرق في صنع المحلول إلى تكلفته ، فلن تختلف تكلفة المنتج النهائي كثيرًا عن نظيره الصناعي. بالإضافة إلى أن الكاشف المحضر في المنزل ضار للسيارة.
سؤال شائع آخر يتعلق باستخدام اليوريا لمحركات الديزل - هل يمكن تخفيفه بالماء من أجل التوفير؟ لن يمنع أحد القيام بذلك ، لكن لا يمكن تحقيق المدخرات بهذه الطريقة. والسبب هو أن نظام المعالجة اللاحقة للعادم مزود بجهاز استشعار تم تكوينهما لتحديد تركيز أكسيد النيتروجين في منتجات الاحتراق.
يتم وضع أحد المستشعرات أمام المحفز ، والآخر عند مخرجه. الأول يحدد كمية ثاني أكسيد النيتروجين في غازات العادم وينشط نظام التعادل. يحدد المستشعر الثاني مدى كفاءة العملية. إذا تجاوز تركيز مادة ضارة في العادم المستوى المسموح به (32.5 بالمائة) ، فإنه يعطي إشارة إلى أن كمية اليوريا غير كافية ، ويزيد النظام من حجم السائل. نتيجة للمحلول المخفف ، سيختفي المزيد من الماء ، وسيتراكم المزيد من الماء في نظام العادم (كيفية التعامل معه ، يتم وصفه على حدة).
تبدو اليوريا في حد ذاتها مثل بلورات الملح عديمة الرائحة. يمكن إذابتها في مذيب قطبي مثل الأمونيا والميثانول والكلوروفورم ، إلخ. الطريقة الأكثر أمانًا لصحة الإنسان هي الذوبان في الماء المقطر (ستشكل المعادن التي تشكل جزءًا من الماء العادي رواسب على قرص العسل المحفز).
نظرًا لاستخدام المواد الكيميائية في تحضير المحلول ، يتم تطوير اليوريا تحت إشراف أو بموافقة جمعية صناعة السيارات (VDA).
مزايا وعيوب
تتمثل الميزة الأكثر أهمية لاستخدام اليوريا في محركات الديزل في الإزالة الكاملة للمواد السامة التي يتم إطلاقها أثناء احتراق وقود الديزل. يسمح هذا السائل للسيارة بالامتثال للمعايير البيئية حتى Euro6 (يتأثر ذلك بخصائص الوحدة نفسها وحالتها الفنية).
لا يتغير أي من المكونات الفنية للمحرك ، لذا فإن جميع مزايا استخدام اليوريا مرتبطة فقط بضرر الانبعاثات والعواقب المترتبة على ذلك. على سبيل المثال ، عند عبور الحدود الأوروبية ، لن يضطر مالك السيارة لدفع ضريبة باهظة أو غرامة إذا توقف النظام في ذلك البلد عن العمل.
التزود بالوقود نادر. متوسط الاستهلاك حوالي 100 مل. لمسافة 100 كيلومتر. ومع ذلك ، هذا مؤشر لسيارة ركاب. عادة ما تكون العلبة سعة 20 لترًا كافية لمسافة 20 ألف كيلومتر. أما بالنسبة للشاحنة ، فيبلغ متوسط استهلاك اليوريا فيها حوالي 1.5 لتر لكل 100 كيلومتر. ان ذلك يعتمد على حجم المحرك.
يمكن سكب المادة إما مباشرة في الخزان الموجود في حجرة المحرك ، أو في عنق خاص يقع بالقرب من فتحة تعبئة خزان الوقود.
على الرغم من المزايا الواضحة لنظام الابتكار ، إلا أن له عددًا كبيرًا من العيوب. دعنا نعتبرها لتسهيل تحديد ما إذا كنت تريد استخدام هذا المعادلة أم لا:
- إذا فشل أحد مكونات النظام ، فسيكون إصلاحه مكلفًا ؛
- من أجل التحييد الفعال ، من الضروري استخدام وقود عالي الجودة (وقود ديزل منخفض الكبريت) ؛
- أكبر عيب لا يرتبط بالنظام نفسه ، ولكن مع عدد كبير من السوائل المزيفة في سوق رابطة الدول المستقلة (ما يقرب من نصف البضائع المباعة مقلدة) ؛
- وجود نظام تحييد يجعل السيارة أكثر تكلفة ؛
- بالإضافة إلى التزود بالوقود بوقود الديزل ، تحتاج إلى مراقبة إمداد AdBlue ؛
- إن عملية اليوريا معقدة بسبب حقيقة أنها تتجمد في الصقيع الشديد (-11 درجة). لهذا السبب ، يتم استخدام التسخين السائل في العديد من التعديلات ؛
- السائل تفاعلي وقد يسبب حروقًا أو تهيجًا إذا لامس اليدين. إذا كانت اليد غير المحمية ملامسة للمادة ، وهو ما يحدث غالبًا عند التزود بالوقود من علبة كبيرة ، فيجب غسل السائل جيدًا ؛
- يوجد في أراضي رابطة الدول المستقلة عدد قليل جدًا من محطات الوقود حيث يمكنك ، إذا لزم الأمر ، تجديد كمية إضافية من اليوريا عالية الجودة. لهذا السبب ، تحتاج إلى شراء سائل بهامش وحمله معك إذا كنت تخطط لرحلة طويلة ؛
- يحتوي السائل على الأمونيا التي ، عند تبخرها ، تضر بالجهاز التنفسي للإنسان.
نظرًا لمثل هذا العدد من العيوب ، يقرر العديد من سائقي السيارات إيقاف تشغيل هذا النظام.
كيفية تعطيل
هناك عدة طرق لإلغاء تنشيط معادلة غازات عادم الديزل:
- قم بتجميد النظام. قبل استخدام هذه الطريقة ، تحتاج إلى التأكد من عدم وجود أخطاء في SCR في الإلكترونيات. أعيد تصميم الخط بحيث تفسره الأجهزة الإلكترونية كما لو كانت اليوريا مجمدة. في هذه الحالة ، لا تقوم وحدة التحكم بتنشيط المضخة حتى "يتجمد" النظام. هذه الطريقة مناسبة للأجهزة التي لا توفر تسخين الكاشف.
- اغلاق البرنامج. في هذه الحالة ، تومض وحدة التحكم أو يتم إجراء بعض التعديلات على تشغيل النظام الإلكتروني.
- تثبيت المحاكي. في هذه الحالة ، يتم فصل SCR عن الدائرة الكهربائية ، وحتى لا تقوم وحدة التحكم بإصلاح الخطأ ، يتم توصيل محاكي رقمي خاص بدلاً من ذلك ، والذي يرسل إشارة إلى أن النظام يعمل بشكل صحيح. هذا لا يغير قوة المحرك.
قبل الشروع في فصل المعادلة ، من المهم التشاور مع أخصائي ، لأن كل حالة فردية قد يكون لها الفروق الدقيقة الخاصة بها. ومع ذلك ، وفقًا لمؤلف هذه المراجعة ، لماذا تشتري سيارة باهظة الثمن من أجل إيقاف تشغيل شيء ما فيها ، ثم دفع المال مقابل إصلاحات باهظة الثمن بسبب هذا التدخل؟
بالإضافة إلى ذلك ، نقدم مراجعة فيديو قصيرة لتشغيل أحد أنواع نظام SCR:
أسئلة وأجوبة:
ما هي اليوريا لمحرك الديزل؟ وهي مادة تضاف للتخلص من الغازات الضارة في عادم محرك الديزل. هذا النظام مطلوب للتوافق مع المعايير البيئية Euro4 - Euro6.
كيف يعمل اليوريا على الديزل؟ في عملية التسخين والتفاعل الكيميائي ، تتفاعل أمونيا اليوريا مع أكسيد النيتروجين (الغاز الأكثر ضررًا في وقود الديزل المحترق) ، مما يؤدي إلى تكوين النيتروجين والماء.
