التخلص من أكسيد النيتروجين

0
411
التخلص من أكسيد النيتروجين
التخلص من أكسيد النيتروجين
التخلص من أكسيد النيتروجين
التخلص من أكسيد النيتروجين

في المركبات الجديدة التي تعمل بوقود الديزل النظيف , تدخل الغازات المنبعثة بعد ذلك إلي منظومة المعالجة اللاحقة لإزالة أكسيد النيتروجين , والتي تركزت عليها الجهود الهندسية الاخيرة الخاصة بصناعة الديزل .

ويقوم بعض هذه المكونات التي يطلق عليها اسم محابس أكسيد النيتروجين الغث , أو حفازات أكسيد النيتروجين الغث lean  , بوظائفها أثناء العمليات التي يكون الوقود فيها الوقود في المحرك غثا . وتشير كلمة ’’ غث ’’ lean  إلي درجة تركيز الوقود في مزيج الاحتراق داخل أسطوانة المحرك , والمعروف أن المحرك يعمل في الحالة ’’ الغثة ’’ عندما تكون كمية الوقود المحقونة فية شحيحة , ما يعني وجود نسبة مرتفعة من الاكسجين في المزيج , اما عمليات الاشتعال في حالة الوقود المثري rich  , فتحدث عندما يتم احتراق كمية اكبر من الوقود , وللمحافظة علي المردود الجيد للوقود , يصمم المهندسون  محركات الديزل لكي تعمل في الحالة الغثة ,  ولكن الوجود المتزايد للاكسجين يعزز تشكيل أكسيد النيتروجين خلال عملية الاحتراق .

وعلي حد القول ’’ B. نايت ’’ المدير المساعد للبحث والتطوير في شركة هوندا الامريكية فإن هناك طرقا أساسية متعددة الانظمة إزالة أكسيد النيتروجين . تعرف إحدي هذه الطرق بالارجاع التحفيزي الانتقائي المستمر للهيدروكربونات . وهي تقضي بتشغيل محرك الديزل في الحالة المثراة بهدف نقل الهيدروكربونات إلي تيار الغازات المنبعثة . حيث تعمل مع الحفاز لإرجاع reduction  أكسيد النيتروجين بطريقة كميائية – أي لتجهيز أكسيد النيتروجين عن طريق إضافة  إلكترون إلي تخفيض الكميات الناتجة من اكسيد النيتروجين بنحو 40 في المائة أثناء بعض دورات القيادة الاختبارية الاوربية , ولكنها  فرضت ايضا علي ثمن الوقود جرامة إضافية بقيمة 5 في المائة , الامر الذي لايمكن اعتباره ذا مردود كبير لقاء التكلفة . إضافة إالي ذلك , نجم عن هذه الطريقة مردود أدني في التحويل عند درجات الحرارة المنخفضة .

وهناك طريقة آخري لغزالة أكسيد النيتروجين تتمثل بتخزين هذا الاكسيد وتحويلة , وهي تستخدم حاليا في المركبات المزودة بمحركات تعمل بطريقة الحقن المباشر للكازولين . وتقوم هذه التقانة المسماة التقانة المتقطعة بتخزين اكسيد النيتروجين علي مادة حفازة تحتوي علي الباريوم , وذلك عند الظروف العادية للاحتراق الغث للوقود , ثم تطلق بعد ذلك أكسيد النيتروجين المخزن أثناء الفترة التي يكون فيها المزيج في الاسطوانة مثري مؤقتا بالوقود , وما يؤدي إلي شح الاكسجين في غازات العادم . ولكن تطبيق هذه الطريقة علي وحدات الديزل يتطلب إحدي التغيرات كبيرة سواء في تصميمها  أو في كيفية عملها . وعلي غرار طريقة الارجاع التحفيزي الانتقائي للهيدروكربون , فإن هذه الطريقة تظهر قيما منخفضة مردود تحويل اكسيد النيتروجين عند درجات الحرارة المنخفضة .

وهناك طريقة  ثالثة أكثر شيوعا تعرف باسم الارجاع التحفيزي الانتقائي بحقن لبيوريا . وهي تستخدم عامل إرجاع يكون عادة عبارة عن سائل يحتوي علي الامونيا ويدعي اليوريا . مهمتة تحويل اكسيد النيتروجين الي نيتروجين علي ركازة حفازة . ( يركب الكيميائيون عادة المادة المضافة القوية الرائحة بحيث يكون عطرها لطيفا ). اما المساوئ الاساسية لهذه الطريقة فتمكن في أنها تستخدم منظومة لحقن اليويرا وتحتاج الي بنية تحتية تجارية جديدة لتوزيع السائل وتتطلب أعمال صيانة لابقاء خزان المركبة ممتلئا .

وسوف يعتمد الجيل القادم من تقانة بلوتك ( التي سوف تتبناها شركتا ديملر- كرايزلر وفولكسفان وغيرها ) علي حقن احد محاليل اليوريا الذي كان الصناعيون قد أطلقوا علية اسم آدبلو adblue .  وبهذا الصدد يقول ’’ ويبر ’’ ان مهندسي شركة ديملر – كرايزلر عملوا مع باحثين من شركة بوث لتطوير هذا النظام الذي يستطيع أن يخفض كميات اكسيد النيتروجين المنبعثة بنسبة تصل الي 80 في المائة .

وبعد أن يتم تزويد الطراز الجديد لسيارة مرسيدس E320  بهذا الجيل القادم من تقانة المعالجة الاحقة لغازات العادم , ويكون هذا الطراز قد حظي بجميع الفرص التي تؤهله لتحقيق المستويات الفيدرالية الصارمة لمعايير Tier Bin5  ( التي تفرض في جزء منها التقيد بمقدار 0.07  جرام من اكسيد النيتروجين و 0.01 جرام من الجسيمات المنبعثة في الميل

زتمثل هذه المعايير انخافضا عن الانظمة السابقة بنسبة 10 أضعاف للسخام وضعفين لاكسيد النيتروجين , وهناك معايير مماثلة تقريبا لمستويات Bin5  ستوضع موضع التنفيذ هذا العام في كالفورنيا ( التي يميل السوق الهائل للسيارات فيها الي جعل المعايير القومية امرا واقعا ) . في حين ان معايير Bin5  بحد ذاتها سوف تطبق في كافة انحاتء الولايات المتحدة ابتدا من عام 2009 . ومن المتوقع ان بستمر العمل علي فرض النظاميين في المستقبل المنظور  . ويشير ,, ويبر ,, الي ان سيارة E320 العادية الجديدة تستهلك في المتوسط 0.1  كيلو متر . زذلك يجب ان يكون حجم خزان اليوريا فيها كبيرا بما يكفي لتغطية الفترة الزمنية المعيارية التي يقتضيها تغيير زيت المحرك .

ويؤكد ’’ نايت ’’ ان اهمية نظام التحكم المتقدم لحفاز أكسيد النيتروجين الفت  ترد الي كونة العنصر الذي يحدد كمية الامونيا المتشكلة . وتقوم ادوات التحكم بتحقق هذا الهدف من خلال مراقبة وتعديل اشتغال المحرك بهدف ضبط الفترات الزمنية التي يكون الوقود فيها في الحالة الغثة او الحالة المثراة . ويقول  ,, نايت ,, ان ادوات التحكم قابلة للتكيف وتدفع النظام لكي يعمل علي افضل وجه حتي لو تردت حالة الحفازات مع الوقت ,, – ما يمكن لعتباره عاملا حاسما يمكن محركات الديزل المستقبلية هوندا من تحقيق خرج EPA Tier,Bin5  لقطع المسافة المطلوبة البالغة 125000 ميل .

 

NO COMMENTS