تقلل المضافات الوقودية من الانبعاثات الضارة من خلال تحسين كفاءة الاحتراق عبر آليات كيميائية وفيزيائية مستهدفة. تقوم هذه المركبات بتعديل سلوك الوقود وديناميكية الاحتراق لقمع تكوين الملوثات عند المصدر، مما يحسن الأداء المحركي والنتائج البيئية معًا.
يمكن أن يؤدي إضافة بعض المواد الكيميائية إلى الوقود إلى تحسين أداء المحركات فعليًا، لأن هذه المواد تُغيّر من الخصائص الكيميائية للوقود وما يحدث داخل مكونات المحرك. تساعد المواد المنظفة الموجودة في الوقود على الحفاظ على رشاشات الحقن الصغيرة وصمامات السحب نظيفة ومنع انسدادها، مما يعني أن الوقود يتناثر بشكل دقيق ويحترق بالكامل. وبالنسبة لمحركات الديزل على وجه التحديد، توجد مواد تُعرف بمحسّنات السيتان، والتي تعمل بشكل أساسي على جعل الوقود يشتعل بسرعة أكبر بعد حقنه. وهذا يؤدي إلى تقليل التشغيل المتقطع والاهتزازات، كما يقلل من الجسيمات المزعجة وأكاسيد النيتروجين الضارة التي نمقتها جميعًا. ثم هناك نوع آخر يضيف كمية إضافية من الأكسجين أثناء عملية الاحتراق. ما تقوم به هذه المادة هو المساعدة في احتراق نسبة أكبر من الوقود بشكل كامل، وبالتالي نحصل على انبعاثات أقل من أول أكسيد الكربون الضار والهيدروكربونات المتبقية في نظام العادم.
تنشأ بعض الانبعاثات الضارة في ظروف معينة عند حرق الوقود الأحفوري. تتكوّن أكاسيد النيتروجين (NOx) أساسًا من خلال ما يُعرف بالآلية الحرارية. وبشكل أساسي، تبدأ جزيئات النيتروجين والأكسجين في التفاعل عند درجات حرارة مرتفعة جدًا، وعادةً فوق حوالي 1600 درجة مئوية. ثم هناك الجسيمات العالقة التي تنتج عن عمليات الاحتراق غير الكاملة. وغالبًا ما يحدث هذا خصوصًا في المناطق التي تحتوي على كميات وافرة من الوقود ولكن لا يتوافر فيها ما يكفي من الأكسجين. ويتكوّن أول أكسيد الكربون عندما لا يكون هناك ما يكفي من الأكسجين، أو عندما تكون نسبة خلط الهواء والوقود ضعيفة، أو إذا بقيت درجات حرارة الاحتراق منخفضة جدًا بحيث لا يمكنها أكسدة جميع ذرات الكربون تمامًا. وأخيرًا، فإن الهيدروكربونات غير المحترقة تنفلت ببساطة لأن اللهب ينطفئ قرب جدران أسطوانات المحرك أو تعلق داخل فراغات صغيرة تُعرف باسم الشقوق، مما يمنع احتراقها بشكل كامل.
الطريقة التي تعمل بها المضافات الوقودية لها تأثير كبير على ما يحدث داخل الأسطوانة من حيث الضغط ودرجة الحرارة، وهذا يؤثر في النهاية على كمية التلوث الناتجة. فعلى سبيل المثال، تعمل محسّنات السيتان على تقصير الفترة الزمنية بين حقن الوقود وحدوث الاشتعال فعليًا. وهذا يعني بدء الاحتراق في وقت أبكر ويحدث بطريقة أكثر ضبطًا، مما يؤدي إلى خفض درجات الحرارة القصوى بشكل عام. وانخفاض درجات الحرارة هو خبر جيد لأنه يقلل من انبعاثات أكاسيد النيتروجين الحرارية المزعجة التي نرغب جميعًا في تجنبها. ثم تأتي المضافات المؤكسجة التي تقوم بدورها من خلال ضمان احتراق الوقود بشكل أكثر اكتمالاً. فالاحتراق الأفضل يعني استخدامًا أكثر كفاءة للوقود نفسه، مع الحفاظ في الوقت نفسه على درجات حرارة غازات العادم من الارتفاع الزائد. ولا ننسَ المضافات القائمة على بعض المعادن التي تعمل كعوامل مساعدة كيميائية صغيرة. فهي ببساطة تقلل من كمية الطاقة اللازمة لبدء التفاعلات وتعمل على تعديل سير عملية الاحتراق خلال الدورة. ويساعد هذا التعديل في التحكم بكل من تراكم الضغط وانتشار درجة الحرارة عبر عملية الاحتراق بأكملها.
التوقيت بين حقن الوقود والاحتراق الفعلي، المعروف باسم تأخير الإشعال، له تأثير كبير على كمية أكاسيد النيتروجين الناتجة في محركات الديزل. عندما يكون هناك فترة تأخير أطول، يتراكم المزيد من الوقود في الأسطوانة قبل أن يبدأ الاشتعال. وهذا يؤدي إلى أحداث احتراق مفاجئة وشديدة تُنتج درجات حرارة مرتفعة جدًا داخل غرفة المحرك. هذه المناطق الساخنة هي بالضبط ما يُسبب تكوّن أكاسيد النيتروجين الحرارية من خلال ما يُعرف لدى العلماء بآلية زيلدوفيتش. وبإضافة مُسرّعات السيتان إلى خليط الوقود، يمكن للمهندسين تقليل فترة التأخير هذه. والنتيجة هي عمليات احتراق أكثر سلاسة مع درجات حرارة قصوى أقل بشكل عام. وقد وجدت الاختبارات أن هذه التعديلات تقلل عادةً من مستويات أكاسيد النيتروجين بنسبة تتراوح بين 5٪ و15٪، رغم أن الأرقام الدقيقة تختلف حسب عوامل مثل تفاصيل تصميم المحرك ونوع الوقود الأساسي المستخدم في التشغيل.
يمكن أن يؤدي إضافة مواد كيميائية معينة إلى الوقود إلى تقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين (NOx) المزعجة، وخاصة في المحركات الديزل حيث تكون هذه المسألة أكثر أهمية. على سبيل المثال، محسّنات السيتان مثل مادة 2-EHN. أظهرت اختبارات على نماذج محركات قديمة أثناء دورات انتقالية أن هذه المضافات يمكن أن تخفض مستويات NOx بنسبة تتراوح بين 2.2٪ وقرابة 5٪ تقريبًا. ولكن هناك أيضًا مواد أخرى مؤكسجة مثل دايكلايم التي تتميز بشكل خاص. تشير بعض الدراسات إلى أنها قد تقلل من انبعاثات NOx بنسبة تصل إلى 26٪ عندما يصل المحرك إلى نقاط حمله القصوى. لماذا يحدث هذا؟ في الأساس، تعمل هذه المضافات عن طريق جعل الوقود يشتعل بسرعة أكبر، مما يغيّر طريقة وتوقيت حدوث الاحتراق داخل الأسطوانات، وبالتالي يقلل من تلك النقاط الساخنة جدًا التي تتكوّن فيها معظم أكاسيد النيتروجين الحرارية في المقام الأول.
تعمل مضافات البنزين المختلفة بشكل أفضل أو أسوأ اعتمادًا على نوع الانبعاثات التي نتحدث عنها. تُظهر المركبات المؤكسجة أداءً جيدًا نسبيًا في تقليل أول أكسيد الكربون والهيدروكربونات الكلية. تشير بعض الدراسات إلى أن هذه المضافات يمكن أن تقلل من مستويات أول أكسيد الكربون بنسبة حوالي 5٪ وتقلص الهيدروكربونات الكلية بنحو 80٪ عندما تكون الظروف مثالية تمامًا. ولكن إليك المفارقة: فعاليتها تعتمد حقًا على نوع الوقود نفسه وكيفية عمل المحرك. في الواقع، تساعد بعض المضافات بالفعل على تحسين أداء وقود ذي رقم أوكتاني منخفض، لكنها قد لا تحدث فرقًا كبيرًا أو قد تكون حتى ضارة بالدرجات الفاخرة من الوقود. عادةً ما تعالج أفضل المنتجات الموجودة في السوق عدة مشكلات تلوث في آنٍ واحد. وعمومًا، تؤدي المضافات المؤكسجة إلى خفض المواد الجسيمية بين 20 إلى 26 بالمئة دون التأثير سلبًا الكبير على قياسات الانبعاثات الأخرى.
إن إضافة الأكسجين إلى الوقود يساعد على احتراقه بشكل أفضل، لأنه يُدخل الأكسجين إضافيًا مباشرةً إلى الوقود نفسه، ما يؤدي إلى أكسدة الهيدروكربونات بشكل أكثر اكتمالاً. ويعني ذلك عمليًا انخفاضًا في الغازات الضارة مثل أول أكسيد الكربون، وانخفاض كمية الوقود غير المحترق الذي يخرج من العادم، نظرًا لحدوث احتراق غير كامل بأقل قدر ممكن. وبالنسبة لمحركات الديزل على وجه التحديد، تُظهر الاختبارات أن هذه المضافات يمكن أن تقلل من الجسيمات بنسبة تصل إلى 30 بالمئة عندما تساعد على مزج الهواء والوقود بشكل مناسب، كما تمنع تشكل السخام من الأساس. وعادةً ما تكون هذه التحسينات أكثر فعالية عندما تعمل المحركات بخليط وقود نحيف، أي في الحالات التي يكون فيها توفير كمية كافية من الأكسجين في غرفة الاحتراق أمرًا بالغ الأهمية لضمان احتراق الوقود بالكامل بدلًا من بقائه هدرًا.
تعمل المضافات المؤكسدة لأنها تُغيّر طريقة حدوث الاحتراق على المستوى الكيميائي. عندما توفر هذه المضافات أكسجينًا إضافيًا أثناء عملية الحرق، فإنها تساعد في تفكيك جزيئات الهيدروكربون الطويلة بشكل أكثر فعالية. وهذا يعني أن عدد المنتجات الوسيطة الناتجة عن الاحتراق غير الكامل يقل. والنتيجة؟ تحسين كفاءة الاحتراق الشاملة، حيث يتم احتراق نسبة أكبر من الوقود بالكامل. كما تنخفض انبعاثات أول أكسيد الكربون، والهيدروكربونات الكلية، والجسيمات الصلبة بشكل ملحوظ. تُظهر الأبحاث أن المضافات المؤكسدة ذات الجودة العالية يمكن أن ترفع الكفاءة الحرارية الفراملية بنسبة تتراوح بين 2٪ و5٪. وهذا لا يفيد البيئة فحسب، بل يعني أيضًا أن المحركات تعمل بدرجة نظافة أعلى مع الحفاظ على مقاييس الأداء أو حتى تحسينها بشكل شامل.
تساعد المحفزات المعدنية في تحسين عملية الاحتراق من خلال تسهيل تفاعلات الأكسدة على أسطحها، حتى عندما لا تكون درجات الحرارة مرتفعة جداً. فعلى سبيل المثال، تعمل جسيمات أكسيد السيريوم النانوية على شكل بنوك صغيرة للأكسجين، حيث تقوم بتخزين الأكسجين عندما يكون وافراً ومن ثم تطلقه عندما تصبح خليط الوقود غنياً. كما تمتص الأكسجين الزائد خلال الظروف الفقيرة، مما يساعد في الحفاظ على استقرار عملية الاحتراق. أما المواد القائمة على الحديد فتعمل بطريقة مختلفة ولكن بفعالية مماثلة، حيث تسرّع تحلل جسيمات الكربون (السوت)، مما يقلل من الجسيمات العالقة المزعجة التي تتراكم مع مرور الوقت. والجدير بالذكر أن هذه المواد لا تحتاج إلى إضافتها بكميات كبيرة، إذ عادة ما تقل الكمية عن 100 جزء في المليون لتحقيق التأثير المطلوب. وتُظهر الدراسات أنها يمكن أن تخفض انبعاثات المادة الجسيمية والهيدروكربونات بنسبة تتراوح بين 15 إلى 25 بالمئة، ما يجعلها ذات قيمة كبيرة في التطبيقات التي تهدف إلى احتراق أنظف.
تعمل محسنات السيتان مثل نترات 2 إيثيل هكسيل (2 EHN)، وبيروكسيد ثنائي التيرت بوتيل (DTBP)، ونترات الأوكتيل (ODA) على رفع رقم السيتان في وقود الديزل مع تقليل أوقات تأخر الاشتعال. ما يحدث بعد ذلك مثير للاهتمام فعلاً. تصبح عملية الاحتراق أكثر ضبطاً بشكل عام، مع زيادة بطيئة في الضغط ودرجات حرارة قصوى أقل سخونة أثناء التشغيل. وهذا يساعد في تقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين (NOx) والجسيمات (PM) الضارة التي نسعى جميعاً إلى تفاديها. وتُظهر الاختبارات الواقعية انخفاضاً بنسبة تتراوح بين 5 إلى 15 بالمئة في إنتاج أكاسيد النيتروجين تحت ظروف تشغيل مختلفة. بالنسبة لأولئك الذين يسعون إلى تنظيف محركاتهم الديزلية دون الحاجة إلى إنفاق المال على قطع غيار جديدة أو عمليات تجديد كبيرة، توفر هذه المضافات طريقة مباشرة وفعالة.
تُجرى معظم اختبارات المختبرات الخاصة بانبعاثات المركبات عندما تعمل الأمور بسلاسة وبسرعات ثابتة، لكن القيادة الحقيقية مليئة بالتوقف والانطلاق المفاجئ والتسارعات المفاجئة والتغيرات في الأحمال التي تؤثر بشكل كبير على مستويات الانبعاثات. وعندما تتعرض السيارات فعليًا لهذه الظروف الواقعية، ترتفع انبعاثات أكاسيد النيتروجين بنسبة تصل إلى ثلاثين بالمئة مقارنة بالقياسات المعتادة في المختبرات. كما أن ما يعمل جيدًا في البيئات الخاضعة للرقابة لا ينعكس دائمًا على ظروف الطرق. فكثير من مضافات الوقود تُظهر سلوكًا مختلفًا خلال لحظات القيادة غير المتوقعة هذه، ما يعني أن هناك فرقًا كبيرًا لا يزال موجودًا بين ما تدّعيه الشركات المصنعة بناءً على اختباراتها وما يلاحظه السائقون فعليًا في الشوارع يوميًا.
توجد فجوة كبيرة بين ما يحدث في اختبارات المختبرات الخاصة بالانبعاثات وما يقع فعليًا عند استخدام المركبات على الطرق. وجدت دراسات وجود فجوة تبلغ حوالي 42٪ في كمية استهلاك الوقود للسيارات وفقًا لهذه القياسات، ما يعني أن تخفيضات الانبعاثات المثيرة للإعجاب التي تُسجل في البيئات الخاضعة للرقابة قد لا تُترجم بنفس الكفاءة في ظروف القيادة اليومية. ويُعزى هذا التباين إلى عدد من العوامل، منها اختلاف أسلوب القيادة من يوم لآخر، والتغيرات في درجات الحرارة الخارجية، وحالة صيانة المركبات من عدمها. وبالرغم من أن المختبرات تُظهر نتائج جيدة عند اختبار تخفيضات الانبعاثات، إلا أننا نحتاج فعليًا إلى إجراء مزيد من الاختبارات في ظروف حركة مرورية حقيقية إذا أردنا الحصول على أرقام دقيقة حول مدى فعالية المضافات الوقودية بالفعل.
تُعد مضافات التحكم في الرواسب ضرورية للحفاظ على انبعاثات منخفضة بمرور الوقت من خلال الحفاظ على نظافة المحرك. تمنع هذه المضافات تراكم الرواسب الكربونية على المكونات الحرجة مثل فتحات حقن الوقود وصمامات السحب، وتحافظ على كفاءة الاحتراق المستمرة طوال عمر المركبة.
تعمل مضافات التحكم في الرواسب من خلال مواد كيميائية منظفة ومُعلِّقة تمنع تراكم الكربون الناتج عن بقايا الاحتراق وشوائب الوقود. تؤكد اختبارات مثل DW10B وتقييمات رواسب صمامات السحب فعاليتها في الحفاظ على أنماط رش الوقود سليمة والحفاظ على تدفق الهواء المناسب. عندما تبقى أنظمة الوقود نظيفة، يعمل الاحتراق بشكل أفضل، وتقل خسائر الاحتكاك، ولا تفقد المحركات قوتها بسرعة. والنتيجة؟ انبعاثات أقل بشكل عام وتحسين في استهلاك الوقود يتراكم في ظل ظروف القيادة العادية. يُوصي العديد من الميكانيكيين باستخدام هذه المضافات للمركبات التي تُظهر علامات مبكرة على مشاكل تراكم الكربون.
تعمل المضافات التي تُستخدم كمثبطات على تقليل الانبعاثات بشكل ملحوظ من خلال التأثير على عملية الاحتراق على المستوى الجزيئي وفقًا لأبحاث حديثة أجراها تشاو وآخرون في عام 2025. ما تقوم به هذه المركبات الخاصة هو تحسين كفاءة الاحتراق ومنع تكوّن الجسيمات الضارة وتقليل مستويات أكاسيد النيتروجين (NOx) في الوقت نفسه. وتتحقق هذه النتائج من خلال تحسين توقيت الاشتعال وإدارة درجات الحرارة أثناء عمليات الاحتراق. والأفضل من ذلك؟ يمكن إضافة هذه المضافات بسهولة إلى أنظمة الوقود الحالية دون الحاجة إلى إجراء تغييرات كبيرة على المحركات نفسها. مما يجعلها حلاً عمليًا جدًا لتقليل التلوث عبر مختلف الصناعات، حيث لا يتعين على الشركات إعادة هيكلة أسطولها بالكامل فقط للامتثال للمعايير البيئية الأنظف.
المضافات الوقودية هي مركبات تُضاف إلى الوقود لتحسين كفاءة الاحتراق وتقليل الانبعاثات وتعزيز أداء المحرك.
تعمل مضافات الوقود من خلال تحسين ديناميكيات احتراق الوقود، وتقصير فترة تأخير الإشعال، وزيادة توافر الأكسجين، مما يقلل من انبعاثات الملوثات مثل أكاسيد النيتروجين، والجسيمات، وأول أكسيد الكربون، والهيدروكربونات غير المحترقة.
بينما تُظهر الاختبارات المعملية نتائج إيجابية، إلا أن الظروف الفعلية للقيادة قد تشكل تحديات تؤثر على فعالية مضافات الوقود في تقليل الانبعاثات.
نعم، تحافظ مضافات التحكم في الرواسب على نظافة المحرك من خلال منع تراكم الرواسب الكربونية، وبالتالي ضمان كفاءة احتراق مستمرة، مما يساعد على تقليل الانبعاثات على المدى الطويل.
أخبار ساخنة2025-01-14
2025-01-14
2025-01-14
2025-01-14
لانزو كيم متخصصة في المواد الكيميائية المضافة في حقول النفط للحفر والكسر والتحسين في استرداد النفط. مورّد موثوق به مع خبرة 40+ سنة في مضافات الوقود، معالجة المياه والطلاء الصناعي. معتمدة من منظمة الأيزو، البحرية العالمية إلى أفريقيا والشرق الأوسط وآسيا.
غرفة 1001-1002، المبنى 7، مجتمع تيانتشو، رقم 99 طريق ماوشانتو، منطقة باليهو الجديدة، مدينة جيوجيانغ، مقاطعة جيانغشي
جميع الحقوق محفوظة © 2025 لشركة JIUJIANG LANZO NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO., LTD. سياسة الخصوصية
EN
