تطبيق اليوريا في محرك الديزل
محتوى
تضع اللوائح البيئية الحديثة قيودًا صارمة على قيم انبعاثات الملوثات في غازات العادم لمحرك الديزل. هذا يجبر المهندسين على البحث عن حلول جديدة لتلبية المعايير. كان أحد هذه العوامل هو استخدام اليوريا لوقود الديزل في نظام المعالجة اللاحقة لعادم SCR (التخفيض التحفيزي الانتقائي). تسمى محركات دايملر التي تستخدم هذه التقنية Bluetec.
ما هو نظام SCR
دخل البروتوكول البيئي Euro 6 حيز التنفيذ في 28 دولة من دول الاتحاد الأوروبي منذ عام 2015. وفقًا للمعيار الجديد ، فإن مصنعي سيارات الديزل لديهم متطلبات صارمة لأن محركات الديزل تسبب أضرارًا جسيمة للبيئة وصحة الإنسان ، مما يؤدي إلى انبعاث السخام وأكاسيد النيتروجين في الغلاف الجوي.
في حين أن استخدام المحول الحفاز ثلاثي الاتجاهات كافٍ لتنظيف غازات العادم لمحرك البنزين ، فإن الجهاز الأكثر تعقيدًا لتحييد المركبات السامة في غازات العادم ضروري لمحرك الديزل. تزداد كفاءة تنظيف ثاني أكسيد الكربون (أول أكسيد الكربون) ، والميثان (الهيدروكربونات) وجزيئات السخام من غازات عادم محرك الديزل عند درجات حرارة الاحتراق العالية ، بينما يقل أكاسيد النيتروجين ، على العكس من ذلك. كان حل هذه المشكلة هو إدخال محفز SCR في نظام العادم ، والذي يستخدم اليوريا الديزل كأساس لتحلل المركبات السامة لأكسيد النيتروجين (NOx).
من أجل تقليل الانبعاثات الضارة ، طور المهندسون نظام تنظيف خاص بالديزل - Bluetec. يتكون المجمع من ثلاثة أنظمة كاملة ، يقوم كل منها بتصفية المركبات السامة وتفكيك المركبات الكيميائية الضارة:
- محفز - يحيد CO و CH.
- مرشح الجسيمات - يحبس جزيئات السخام.
- المحول الحفاز SCR - يقلل من انبعاثات أكاسيد النيتروجين مع اليوريا.
تم استخدام أول نظام تنظيف لشاحنات وسيارات مرسيدس-بنز. اليوم ، يقوم العديد من الشركات المصنعة بتحويل سياراتهم إلى نظام تنظيف جديد واستخدام اليوريا في محركات الديزل لتلبية متطلبات الرقابة البيئية الصارمة.
اليوريا التقنية AdBlue
المنتج النهائي لعملية التمثيل الغذائي للثدييات ، اليوريا ، معروف منذ القرن التاسع عشر. يتم تصنيع ديوميد حمض الكربونيك من مركبات غير عضوية ويستخدم على نطاق واسع في الزراعة. في صناعة السيارات ، محلول سائل Adblue التقني كعامل نشط في تنقية غازات العادم السامة من أكاسيد النيتروجين.
Adblue عبارة عن 40٪ يوريا و 60٪ ماء مقطر. يتم حقن التركيبة في نظام SCR عند الفوهة التي تمر من خلالها غازات العادم. يحدث تفاعل التحلل ، حيث يتحلل أكسيد النيتريك إلى جزيئات نيتروجين وماء غير ضارة.
اليوريا التقنية للديزل - لا علاقة لـ Adblue باليوريا اليوريا ، والتي تستخدم في قطاع الصناعات الزراعية وفي علم الأدوية.
Edblue في محرك الديزل
نظام المعالجة اللاحقة للعادم السائل ، أو محول SCR ، هو نظام مغلق يتدفق من خلاله عادم الديزل الخالي من السخام. يُسكب سائل Adblue في خزان مستقل ويُحقن في أنبوب العادم بجرعة محسوبة قبل دخول المحول.
يدخل الغاز المختلط إلى وحدة تحييد SCR ، حيث يحدث تفاعل كيميائي لتحلل أكسيد النيتريك على حساب الأمونيا في اليوريا. بالاشتراك مع أكسيد النيتريك ، تقوم جزيئات الأمونيا بتقسيمها إلى مكونات غير ضارة بالإنسان والبيئة.
بعد دورة تنظيف كاملة ، يتم إطلاق الحد الأدنى من الملوثات في الغلاف الجوي ، ويتوافق معامل الانبعاث مع بروتوكولات Euro-5 و Euro-6.
مبدأ تشغيل نظام تنظيف عوادم الديزل
يتكون نظام المعالجة اللاحقة لمحرك الديزل الكامل من محول حفاز ومرشح جسيمات ونظام SCR. مبدأ عملية التنظيف على مراحل:
- تدخل غازات العادم المحول الحفاز ومرشح الجسيمات. يتم ترشيح السخام ، وحرق جزيئات الوقود ، وإزالة أول أكسيد الكربون والهيدروكربونات.
- يتم استخدام الحاقن لحقن كمية معينة من AdBlue في الاتصال بين مرشح جسيمات الديزل والمحول الحفاز SCR. تتحلل جزيئات اليوريا إلى أمونيا وحمض أيزوسيانيك.
- تتحد الأمونيا مع أكسيد النيتروجين ، وهو المكون الأكثر ضررًا لوقود الديزل المستخدم. تنقسم الجزيئات ، مما يؤدي إلى تكوين الماء والنيتروجين. يتم إطلاق غازات عادم غير ضارة في الغلاف الجوي.
تكوين اليوريا للديزل
على الرغم من البساطة الواضحة لسائل محرك الديزل ، فمن المستحيل تحضير اليوريا بنفسك باستخدام الأسمدة العضوية. صيغة جزيء اليوريا (NH2) 2CO هي فيزيائيًا بلورة بيضاء عديمة الرائحة ، قابلة للذوبان في الماء والمذيبات القطبية (الأمونيا السائلة ، الميثانول ، الكلوروفورم ، إلخ).
بالنسبة للسوق الأوروبية ، يتم إنتاج السائل تحت سيطرة VDA (جمعية صناعة السيارات الألمانية) ، التي تصدر تراخيص لشركات التصنيع ، وبعضها يوفر السوائل للسوق المحلي.
في روسيا ، تزوير العلامة التجارية AdBlue أكثر من 50٪. لذلك ، عند شراء اليوريا لمحرك ديزل روسي الصنع ، يجب أن تسترشد بعلامة "الامتثال ISO 22241-2-2009".
إيجابيات وسلبيات
مزايا استخدام اليوريا واضحة - فقط مع هذا الكاشف ، يمكن لنظام معالجة غاز العادم لمحرك الديزل SCR أن يعمل بشكل كامل ويلبي متطلبات معيار Euro 6.
بالإضافة إلى حماية البيئة ، تشمل فوائد تنقية اليوريا النقاط التالية:
- استهلاكها للسيارات 100 غرام فقط لكل 1000 كيلومتر ؛
- تم دمج نظام SCR في مركبات الديزل الحديثة ؛
- في بعض البلدان ، يتم تخفيض الضريبة على استخدام السيارة إذا تم تركيب نظام تنظيف اليوريا ، ولا يوجد خطر من فرض غرامة.
لسوء الحظ ، فإن النظام له أيضًا عيوب:
- تبلغ درجة تجمد اليوريا حوالي -11 درجة مئوية ؛
- الحاجة إلى التزود بالوقود بانتظام ؛
- زيادة تكلفة السيارة.
- كمية كبيرة من سائل Adblue المزيف ؛
- زيادة متطلبات جودة الوقود ؛
- إصلاحات مكلفة لمكونات النظام.
يظل نظام تنقية اليوريا المدمج في مركبات الديزل الطريقة الوحيدة لتقليل الانبعاثات السامة. تعني الصعوبات في التشغيل ، وارتفاع تكلفة كواشف الشاحنات ، وسوائل الجودة السيئة ووقود الديزل ، أن العديد من السائقين يختارون تعطيل النظام وتركيب المحاكيات.
ومع ذلك ، من المهم أن نفهم أن اليوريا تظل المادة الكيميائية الوحيدة التي تعمل بالديزل والتي تمنع إطلاق أكسيد النيتريك في البيئة ، مما قد يؤدي إلى الإصابة بالسرطان.
