تزریق محلول اگزوز در موتور دیزل

Diesel Exhaust Fluid

NOx یک اصطلاح عمومی است که به گاز اکسید نیتروژن (NO) و دی اکسید نیتروژن (NO2) اشاره دارد. این گاز در فرآیند احتراق موتور دمای بالا تشکیل می شود و از گازهای مضر برای طبیعت است . در سالهای اخیر انواع روشهای کاهش مضرات دود خروجی وسایل نقلیه بررسی و بکار رفته است به طوری که در خودروهای بنزینی از چند مبدل کاتالیزوری و همچنین سنسور اکسیژن در مسیر دود خروجی موتور استفاده شده است . در خودروهای دیزلی با توجه به تولید بسیار زیاد اکسید نیتروژن که عامل اصلی سرطان ریه و مثانه می باشد نیز سیستم ضد آلایندگی پیشرفت بسیاری نموده است . مهمترین سیستم کاهش اکسید نیتروژن در موتورهای دیزلی سیستم SCR می باشد .

Selective catalytic reduction (SCR)

مقدار NOx موجود در دود خروجی اگزوز موتورهای دیزلی نسبت به موتورهای احتراق داخلی بنزین سوز بیشتر می باشد . به همین دلیل از روشهای کاهش اکسید نیتروژن در موتورهای دیزلی استفاده می شود .سیستم کاهش کاتالیزوری انتخابی یا Selective catalytic reduction (SCR) یکی از بهترین روشهای کاهش انتشار گاز NOx بوده و فقط در وسایل نقلیه مجهز به موتور دیزل کاربرد دارد . SCR با افزایش واکنش شیمیایی بین NOx و گاز آمونیاک (NH3) کار می کند. آمونیاک  یک مایع مانند محلول اوره است که به جریان اگزوز پیش از کاتالیزور SCR تزریق می شود. گرمای ناشی از حرارت اگزوز محلول اوره را به NH3 تبدیل می کند. این ترکیب شیمیایی با NO و NO2 درون کاتالیزور واکنش نشان داده  تا گاز نیتروژن (N2) و بخار آب (H2O) را تشکیل دهد. بخار گاز و بخار نیتروژن هر دو برای محیط زیست بی ضررمی باشند .

سیستم کاتالیزور NOx از موادی مانند زئولیت (zeolite) جهت جلوگیری از انتشارمولکول های NOx به اتمسفر جلوگیری استفاده می کند. اکسید نیتروژن خروجی موتور پس از عبور از ترکیبات زئولیت موجود در یک مخزن که شبیه یک مبدل کاتالیزوری معمولی بوده تسویه می شود. جهت افزایش کارایی این سیستم از تزریق الکترونیکی مایع آمونیاک توسط یک شیر برقی به قبل از منبع کاتالیزور استفاده می شود. لازم به ذکر است این شیر برقی توسط کنترل یونیت الکترونیکی موتور کنترل می شود . ترکیب شیمیایی مایع آمونیاک و NOx و همچنین دمای بسیار زیاد باعث تولید مقداری آب ، نیتروژن و مقدار بسیارکمی دی اکسید کربن می شود .

1. دوده در فیلتر ذرات جذب می شود  و هیدروکربن و کربن به بخار آب و CO2 بی ضرر تبدیل می شوند .
2. محلول Adblue به اگزوز تزریق می شود . گرمای خروجی اگزوز مایع Adblue را به گاز آمونیاک و دی اکسید کربن تبدیل می کند .
3. NOx با گاز آمونیاک واکنش می دهد تا نیتروژن (N2) و بخار آب تشکیل دهد .
4. کربن و هیدروکربن باقی مانده با کاتالیست حذف می شود.
5. خروج دود تسویه شده

همان گونه که سنسور اکسیژن مقدار اکسیژن موجود در دود خروجی را اندازه می گیرد ، سنسور NOx وظیفه بررسی و اندازه گیری مقدار اکسید نیتروژن در مقایسه با اکسیژن را بر عهده دارد . کنترل یونیت الکترونیکی موتور با مقایسه پارامتر سنسور قبل و بعد از کاتالیزور از صحت کارکرد آن مطمئن می شود و با بررسی این مقادیر مقدار پاشش مایع کاتالیزور را تغییر می دهد. مایع کاتالیزوزDiesel exhaust fluid) DEF) درون مخزن کوچکی که معمولا در کنار باک بنزین قرار می گیرد ریخته می شود . این مایع توسط پمپ الکتریکی و به وسیله یک انژکتور داخل منبع کاتالیزور پاشیده می شود . این عملیات معمولا توسط ECU موتور صورت می پذیرد ولی در مواردی این بررسی و کنترل به وسیله یونیت SCR انجام می شود . لازم به توضیح است که مایع اگزوز با نام تجاری Adblue  مشهور می باشد .

این سیستم برای اولین بار در سال 1960 در ژاپن به ثبت رسید و سپس از سال 1978 در بیشتر موتورهای دیزلی از جمله لوکوموتیو ، کشتی  ، توربین و خودروهای دیزلی  برای کاهش مضرات دود اگزوز استفاده شد . به طوری که بین 70 تا 95 درصد از انتشار NOx جلوگیری می کند .

 Adblue چیست ؟

مایع اگزوز دیزل (Diesel Exhaust Fluid) که در ایران و اروپا به نام ادبلو Adblue معروف است و براساس استاندارد ISO 22241 می‌باشد یک محلول اوره می‌باشد که از ۳۲٫۵٪ اوره خالص (AUS 32) و ۶۷٫۵٪ آب دیونایز تشکیل گردیده است. ادبلو به‌طور گسترده در خوردوهای دیزل یورو ۵ و یورو ۶ مورد استفاده دارد.

این مایع از لحاظ شکل ظاهری محلولی زلال و فاقد کریستال ، بدون بو و غیر سمی می باشد . دمای انجماد ادبلو ۱۱- درجه سانتی‌گراد  بوده  و خاصیت انفجاری ندارد .  طول عمر این محلول کاملاً وابسته به شرایط نگهداری می‌باشد، با این حال عمر تقریبی آن حدود ۱۸ ماه پس از تولید می‌باشد. دما مهمترین عامل در طول عمر این محلول بوده و نگهداری در محل خشک و خنک، با تهویه مناسب و به صورت دربسته از اهمیت بالایی برخوردار است. این محلول نباید زیر نور مستقیم آفتاب قرار گیرد.

عموماً میزان مصرف ادبلو در خودروهای دیزل حدود ۲ تا ۶ درصد حجم مصرفی گازوییل می‌باشد، البته با توجه به مشکلات سوخت دیزل موجود در ایران که منجر به تولید گازهای NOx بیشتری در گازهای حاصل از احتراق می‌گردد، این میزان توسط سنسورهای NOx نیز شناسایی شده و بر این اساس نیز سیستم کنترل SCR میزان بیشتری از محلول ادبلو را برای کاهش این آلاینده تزریق می‌کند، به همین دلیل گزارش‌های تأیید نشده‌ای مبنی بر مصرف تا حدود ۱۵ درصد مصرف سوخت نیز با سوخت دیزل ایران گزارش گردیده است.

به‌ طور کلی کشنده‌های متداول در ایران تقریباً در هر ۱۰۰ کیلومتر ۳۰ لیتر گازوییل و بین ۱٫۵ تا ۴٫۵ لیتر ادبلو مصرف می‌کند که این مقادیر بسیار به نوع خودرو و نوع سوخت مصرفی و شرایط کارکرد موتور بستگی‌دارد. البته باید در نظر داشت که در واقع استفاده از سیستم SCR و ادبلو عملاً نه تنها هزینه‌ای بر دوش دارندگان این خودروها نخواهد گذاشت بلکه استفاده از این سیستم در خودروهای جدید علاوه بر کاهش بسیار زیاد در میزان آلودگی هوا باعث کاهش حدود ۵ درصدی میزان گازوییل می‌گردد که از نظر اقتصادی نیز به صرفه می‌باشد.

کد خطای P2000

کد خطای P2000 معمولا نشان دهنده تغییر سطح اکسید نیتریک یا همان NOx در دود خروجی اگزوز است، که توسط سنسور NOx  پس از کاتالیزور گزارش داده می شود. موارد زیر می تواند علائم این عیب باشد .

1. دود کردن بیش از حد خودرو
2. کاهش عملکرد کلی موتور
3. افزایش دمای غیر طبیعی موتور
4. افزایش مصرف سوخت
5. تقه زدن گیربکس هنگام تعویض دنده
6. روشن شدن چراغ چک

از جمله مواردی که باعث ایجاد کد خطای P2000 می شود می توان به موارد زیر اشاره نمود :

1. خرابی کاتالیزور
2. عدم کارکرد سیستم تزریق مایع اگزوز Diesel exhaust fluid) DEF)
3. کاهش سطح مایع Diesel exhaust fluid) DEF) درون مخزن
4. خرابی سنسور NOx

بررسی و تشخیص عیب سیستم SCR

جهت بررسی و تست خطای نمایش داده شده می توان با بررسی ولتاژ نمایش داده شده سنسور NOx در دستگاه دیاگ  اقدام نمود . سنسور قبل از کاتالیزور می بایست به صورت مداوم بین 100میلی ولت تا 1000 میلی ولت تغییر کند . سنسور دوم که بعد از کاتالیزور قرار دارد باید تغییرات پایدارتری نسبت به سنسور اول داشته باشد . البته این تست در حالت سلو خودرو انجام می پذیرد . اگر پارامتر سنسور دوم دارای تغییرات شدید باشد می بایست میزان مایع Adblue و یا مسیر تزریق ان بررسی گردد. البته این اشکال می تواند از خرابی خود منبع کاتالیست نیز باشد .

در صورت عدم کارکرد هر یک از سنسورها ابتدا بایست ولتاژ مثبت و منفی هر سنسور را تست شود . سنسورهای NOx  نیز مانند سنسور اکسیژن از 2 سیم جهت گرمکن و 2 سیم جهت انتقال اطلاعات به ECU موتور بهره می برند . توجه داشته باشید معمولا ولتاژ مثبت سنسورها توسط فیوز تامین می شود .

در صورت خالی بودن تانک AdBlue از روشن کردن موتور خودداری نمایید چرا که موتور توانی حدود نصف توان نامی خود را تولید خواهد نمود. به همین دلیل همیشه میزان مناسب از محلول ادبلو را در خودرو همراه داشته باشد. این اشکال در خودرو BMW X5 با موتور دیزل با اخطار Exhaust Fluid آشکار می شود و به این معنی است که به علت پایین بودن سطح مایع اگزوز، برای جلوگیری از تولید و انتشارآلاینده ها در صورت خاموش شدن خودرو بعد از پیمایش 50 مایل ، دیگر روشن نخواهد شد.

 ترجمه و تدوین : مسعود معظم