کاربرد اوره در موتور دیزل
مقدار
مقررات زیست محیطی مدرن محدودیت های سختی را برای مقادیر انتشار آلاینده ها در گازهای خروجی موتور دیزل تعیین می کند. این امر مهندسان را مجبور می کند که به دنبال راه حل های جدید برای مطابقت با استانداردها باشند. یکی از این موارد استفاده از اوره برای سوخت دیزل در سیستم تصفیه پس از خروج اگزوز SCR (Selective Catalytic Reduction) بود. موتورهای دایملر که از این فناوری استفاده می کنند Bluetec نامیده می شوند.
سیستم SCR چیست؟
پروتکل زیست محیطی یورو 6 از سال 28 در 2015 کشور اتحادیه اروپا اجرایی شده است. طبق استاندارد جدید، تولیدکنندگان خودروهای دیزلی الزامات سختگیرانه ای دارند زیرا موتورهای دیزلی آسیب زیادی به محیط زیست و سلامت انسان وارد می کنند و دوده و اکسیدهای نیتروژن را در جو منتشر می کنند.
در حالی که استفاده از مبدل کاتالیزوری سه طرفه برای تمیز کردن گازهای خروجی یک موتور بنزینی کافی است، یک دستگاه پیچیده تر برای خنثی کردن ترکیبات سمی در گازهای خروجی برای موتور دیزل ضروری است. راندمان تمیز کردن CO (مونوکسید کربن)، CH (هیدروکربن ها) و ذرات دوده از گازهای خروجی موتور دیزل در دمای احتراق بالا افزایش می یابد، در حالی که NOx، برعکس، کاهش می یابد. راه حل این مشکل، معرفی یک کاتالیزور SCR به سیستم اگزوز بود که از اوره دیزل به عنوان پایه ای برای تجزیه ترکیبات سمی اکسید نیتروژن (NOx) استفاده می کند.
به منظور کاهش انتشار گازهای گلخانه ای مضر، مهندسان یک سیستم تمیز کردن دیزل ویژه - Bluetec را توسعه داده اند. این مجموعه از سه سیستم کامل تشکیل شده است که هر کدام ترکیبات سمی را فیلتر کرده و ترکیبات شیمیایی مضر را تجزیه می کند:
- کاتالیزور - CO و CH را خنثی می کند.
- فیلتر ذرات - ذرات دوده را به دام می اندازد.
- مبدل کاتالیزوری SCR - انتشار NOx را با اوره کاهش می دهد.
اولین سیستم تمیز کننده در کامیون ها و اتومبیل های مرسدس بنز استفاده شد. امروزه، بسیاری از تولیدکنندگان خودروهای خود را به یک سیستم تمیزکننده جدید تبدیل می‌کنند و از اوره در موتورهای دیزلی برای برآورده کردن الزامات کنترل محیطی سختگیرانه استفاده می‌کنند.
اوره فنی AdBlue
محصول نهایی متابولیسم پستانداران، اوره، از قرن نوزدهم شناخته شده است. دیومید کربنیک اسید از ترکیبات معدنی سنتز می شود و به طور گسترده در کشاورزی استفاده می شود. در صنعت خودرو، محلولی از مایع فنی Adblue به عنوان یک عامل فعال در تصفیه گازهای سمی اگزوز از اکسیدهای نیتروژن.
Adblue 40% اوره و 60% آب مقطر است. این ترکیب در نازلی که گازهای خروجی از آن عبور می کنند به سیستم SCR تزریق می شود. یک واکنش تجزیه رخ می دهد، که در آن اکسید نیتریک به مولکول های نیتروژن و آب بی ضرر تجزیه می شود.
اوره فنی برای دیزل - Adblue هیچ ارتباطی با اوره اوره ندارد که در بخش کشاورزی و صنعتی و در فارماکولوژی استفاده می شود.
Edblue در موتور دیزل
سیستم تصفیه پس از خروج اگزوز مایع یا مبدل SCR، یک سیستم بسته است که از طریق آن اگزوز دیزل بدون دوده جریان می یابد. مایع Adblue در یک مخزن مستقل ریخته می شود و قبل از ورود به مبدل با دوز اندازه گیری شده به لوله اگزوز تزریق می شود.
گاز مخلوط وارد واحد خنثی سازی SCR می شود، جایی که یک واکنش شیمیایی برای تجزیه اکسید نیتریک به هزینه آمونیاک در اوره انجام می شود. در ترکیب با اکسید نیتریک، مولکول های آمونیاک آن را به اجزایی تجزیه می کنند که برای انسان و محیط زیست بی ضرر هستند.
پس از یک چرخه تمیز کردن کامل، حداقل مقدار آلاینده به اتمسفر منتشر می شود، پارامتر انتشار مطابق با پروتکل های Euro-5 و Euro-6 است.
اصل عملکرد سیستم تمیز کردن اگزوز دیزل
یک سیستم تصفیه کامل موتور دیزل از یک مبدل کاتالیزوری، یک فیلتر ذرات و یک سیستم SCR تشکیل شده است. اصل عملیات تمیز کردن در مراحل:
- گازهای خروجی وارد مبدل کاتالیزوری و فیلتر ذرات می شوند. دوده فیلتر می شود، ذرات سوخت می سوزند و مونوکسید کربن و هیدروکربن ها حذف می شوند.
- انژکتور برای تزریق مقدار مشخصی AdBlue به اتصال بین فیلتر ذرات دیزل و مبدل کاتالیزوری SCR استفاده می شود. مولکول های اوره به آمونیاک و اسید ایزوسیانیک تجزیه می شوند.
- آمونیاک با اکسید نیتروژن، مضرترین جزء سوخت دیزل استفاده می شود. مولکول ها شکافته می شوند که منجر به تشکیل آب و نیتروژن می شود. گازهای خروجی بی ضرر در جو منتشر می شود.
ترکیب اوره برای دیزل
با وجود سادگی ظاهری مایع موتور دیزل، تهیه اوره به تنهایی با استفاده از کود آلی غیرممکن است. فرمول مولکول اوره (NH2) 2CO، از نظر فیزیکی یک کریستال سفید بی بو، محلول در آب و حلال های قطبی (آمونیاک مایع، متانول، کلروفرم و غیره) است.
برای بازار اروپا، این سیال تحت کنترل VDA (انجمن صنعت خودرو آلمان) تولید می شود که مجوزهای شرکت های تولیدی را صادر می کند که برخی از آنها مایعات را برای بازار داخلی عرضه می کنند.
در روسیه، تقلب با نام تجاری AdBlue بیش از 50٪ است. بنابراین، هنگام خرید اوره برای موتور دیزل ساخت روسیه، باید با علامت "انطباق با ISO 22241-2-2009" هدایت شوید.
جوانب مثبت و منفی
مزایای استفاده از اوره واضح است - فقط با این معرف سیستم تصفیه گازهای خروجی موتور دیزل SCR می تواند به طور کامل عمل کند و الزامات استاندارد یورو 6 را برآورده کند.
مزایای تصفیه اوره علاوه بر حفاظت از محیط زیست شامل موارد زیر است:
- مصرف آن برای خودروها فقط 100 گرم در 1000 کیلومتر است.
- سیستم SCR در خودروهای دیزلی مدرن یکپارچه شده است.
- در برخی کشورها در صورت نصب سیستم پاک کننده اوره، مالیات استفاده از خودرو کاهش می یابد و خطر جریمه وجود ندارد.
متاسفانه این سیستم دارای معایبی نیز می باشد:
- نقطه انجماد اوره حدود -11 درجه سانتیگراد است.
- نیاز به سوخت گیری منظم؛
- هزینه ماشین افزایش می یابد؛
- مقدار زیادی مایع جعلی Adblue؛
- افزایش نیاز به کیفیت سوخت؛
- تعمیرات پرهزینه قطعات سیستم
سیستم یکپارچه شستشوی اوره که در خودروهای دیزلی تعبیه شده است، تنها راه کاهش انتشار سموم باقی مانده است. مشکلات در بهره برداری، هزینه بالای معرف های کامیون، مایعات بی کیفیت و سوخت دیزل به این معنی است که بسیاری از رانندگان تصمیم به غیرفعال کردن سیستم و نصب شبیه سازها می کنند.
با این حال، درک این نکته مهم است که اوره تنها ماده شیمیایی دیزلی است که از انتشار اکسید نیتریک در محیط جلوگیری می کند که می تواند منجر به سرطان شود.
