Utumiaji wa urea katika injini ya dizeli

Kanuni za kisasa za mazingira huweka mipaka kali juu ya maadili ya utoaji wa uchafuzi wa mazingira katika gesi za kutolea nje za injini ya dizeli. Hii inawalazimu wahandisi kutafuta suluhu mpya ili kufikia viwango. Mojawapo ya haya ilikuwa matumizi ya urea kwa mafuta ya dizeli katika mfumo wa kutolea nje wa SCR (Selective Catalytic Reduction). Injini za Daimler zinazotumia teknolojia hii zinaitwa Bluetec.

Mfumo wa SCR ni nini

Itifaki ya mazingira ya Euro 6 imekuwa ikitumika katika nchi 28 za EU tangu 2015. Chini ya kiwango kipya, watengenezaji wa magari ya dizeli wanakabiliwa na masharti magumu kwa sababu injini za dizeli husababisha uharibifu mkubwa kwa mazingira na afya ya binadamu kwa kutoa masizi na oksidi za nitrojeni kwenye angahewa.

Wakati matumizi ya kibadilishaji cha kichocheo cha njia tatu inatosha kusafisha gesi za kutolea nje ya injini ya petroli, kifaa cha kisasa zaidi cha kutengenezea misombo ya sumu katika gesi za kutolea nje ni muhimu kwa injini ya dizeli. Ufanisi wa kusafisha CO (monoxide ya kaboni), CH (hidrokaboni) na chembe za soti kutoka kwa gesi za kutolea nje za injini ya dizeli huongezeka kwa joto la juu la mwako, wakati NOx, kinyume chake, hupungua. Suluhisho la tatizo hili lilikuwa kuanzishwa kwa kichocheo cha SCR katika mfumo wa kutolea nje, ambao hutumia urea ya dizeli kama msingi wa mtengano wa misombo ya sumu ya oksidi ya nitrojeni (NOx).

Ili kupunguza uzalishaji unaodhuru, wahandisi wameunda mfumo maalum wa kusafisha dizeli - Bluetec. Mchanganyiko huo una mifumo mitatu kamili, ambayo kila moja huchuja misombo ya sumu na kuvunja misombo ya kemikali hatari:

• Kichocheo - hupunguza CO na CH.
• Kichujio chembe - hunasa chembe za masizi.
• Kigeuzi cha kichocheo cha SCR - Hupunguza uzalishaji wa NOx na urea.

Mfumo wa kwanza wa kusafisha ulitumiwa kwenye malori na magari ya Mercedes-Benz. Leo, wazalishaji wengi wanabadilisha magari yao kwa mfumo mpya wa kusafisha na kutumia urea katika injini za dizeli ili kukidhi mahitaji magumu ya udhibiti wa mazingira.

Urea ya kiufundi AdBlue

Bidhaa ya mwisho ya kimetaboliki ya mamalia, urea, imejulikana tangu karne ya XNUMX. Diomidi ya asidi ya kaboni imeundwa kutoka kwa misombo ya isokaboni na hutumiwa sana katika kilimo. Katika tasnia ya magari, myeyusho wa giligili ya kiufundi ya Adblue kama wakala hai katika utakaso wa gesi za moshi zenye sumu kutoka kwa oksidi za nitrojeni.

Adblue ni 40% ya urea na 60% ya maji yaliyotengenezwa. Utungaji huingizwa kwenye mfumo wa SCR kwenye pua ambayo gesi za kutolea nje hupita. Mmenyuko wa mtengano hutokea, ambapo oksidi ya nitriki huvunjika ndani ya molekuli za nitrojeni na maji zisizo na madhara.

Urea ya kiufundi kwa dizeli - Adblue haina uhusiano wowote na urea urea, ambayo hutumiwa katika sekta ya kilimo-viwanda na katika pharmacology.

Edblue katika injini ya dizeli

Mfumo wa matibabu ya kutolea nje kioevu, au kibadilishaji cha SCR, ni mfumo funge ambao moshi wa dizeli isiyo na masizi hutiririka. Kioevu cha Adblue hutiwa ndani ya tank ya kujitegemea na kuingizwa kwenye bomba la kutolea nje kwa kipimo kilichopimwa kabla ya kuingia kwenye kibadilishaji.

Gesi iliyochanganywa huingia kwenye kitengo cha neutralization ya SCR, ambapo mmenyuko wa kemikali hufanyika ili kuoza oksidi ya nitriki kwa gharama ya amonia katika urea. Pamoja na oksidi ya nitriki, molekuli za amonia huigawanya katika vipengele visivyo na madhara kwa wanadamu na mazingira.

Baada ya mzunguko kamili wa kusafisha, kiwango cha chini cha uchafuzi hutolewa ndani ya anga, parameter ya chafu inakubaliana na itifaki za Euro-5 na Euro-6.

Kanuni ya uendeshaji wa mfumo wa utakaso wa kutolea nje ya dizeli

Mfumo kamili wa matibabu ya baada ya injini ya dizeli una kigeuzi cha kichocheo, kichungi cha chembe na mfumo wa SCR. Kanuni ya operesheni ya kusafisha katika hatua:

1. Gesi za kutolea nje huingia kwenye kibadilishaji cha kichocheo na kichujio cha chembe. Masizi huchujwa, chembe za mafuta huchomwa, na monoksidi kaboni na hidrokaboni huondolewa.
2. Injector hutumika kuingiza kiasi fulani cha AdBlue kwenye muunganisho kati ya kichujio cha chembechembe za dizeli na kigeuzi cha kichocheo cha SCR. Molekuli za urea hutengana na kuwa amonia na asidi ya isocyani.
3. Amonia inachanganya na oksidi ya nitrojeni, sehemu yenye madhara zaidi ya mafuta ya dizeli yaliyotumiwa. Molekuli hugawanyika, ambayo inasababisha kuundwa kwa maji na nitrojeni. Gesi zisizo na madhara za kutolea nje hutolewa kwenye angahewa.

Muundo wa urea kwa dizeli

Licha ya unyenyekevu dhahiri wa maji ya injini ya dizeli, haiwezekani kuandaa urea peke yako kwa kutumia mbolea za kikaboni. Fomula ya molekuli ya urea (NH2) 2CO, ni fuwele nyeupe isiyo na harufu, ambayo huyeyuka katika maji na vimumunyisho vya polar (amonia ya kioevu, methanoli, klorofomu, nk).

Kwa soko la Ulaya, maji hayo yanazalishwa chini ya usimamizi wa VDA (Chama cha Sekta ya Magari cha Ujerumani), ambacho hutoa leseni kwa makampuni ya utengenezaji, ambayo baadhi yao hutoa maji kwa soko la ndani.

Huko Urusi, bidhaa bandia chini ya chapa ya AdBlue ni zaidi ya 50%. Kwa hivyo, wakati wa kununua urea kwa injini ya dizeli iliyotengenezwa na Kirusi, lazima uongozwe na kuashiria "Kuzingatia ISO 22241-2-2009".

Pros na Cons

Faida za kutumia urea ni dhahiri - tu na reagent hii mfumo wa matibabu ya gesi ya kutolea nje ya injini ya dizeli ya SCR inaweza kufanya kazi kikamilifu na kukidhi mahitaji ya Euro 6 Standard.

Mbali na kulinda mazingira, faida za utakaso wa urea ni pamoja na mambo yafuatayo:

• matumizi yake kwa magari ni 100 g tu kwa kilomita 1000;
• mfumo wa SCR umeunganishwa katika magari ya kisasa ya dizeli;
• katika baadhi ya nchi ushuru wa matumizi ya gari hupunguzwa ikiwa mfumo wa kusafisha urea umewekwa, na hakuna hatari ya faini.

Kwa bahati mbaya, mfumo pia una hasara:

• kiwango cha kufungia cha urea ni karibu -11 °C;
• hitaji la kuongeza mafuta mara kwa mara;
• gharama ya gari huongezeka;
• kiasi kikubwa cha kioevu cha Adblue bandia;
• mahitaji ya kuongezeka kwa ubora wa mafuta;
• matengenezo ya gharama kubwa kwa vipengele vya mfumo.

Mfumo jumuishi wa kusafisha urea uliojengwa ndani ya magari ya dizeli unasalia kuwa njia pekee ya kupunguza utoaji wa sumu. Ugumu katika uendeshaji, gharama kubwa ya vitendanishi vya lori, maji duni na mafuta ya dizeli inamaanisha kuwa madereva wengi wanapendelea kuzima mfumo na kufunga emulators.

Hata hivyo, ni muhimu kuelewa kwamba urea inabakia kuwa kemikali pekee ya dizeli ambayo inazuia kutolewa kwa oksidi ya nitriki kwenye mazingira, ambayo inaweza kusababisha saratani.