آیا افزودنی‌های سوخت می‌توانند انتشار آلاینده‌های مضر از سیستم‌های سوخت را کاهش دهند؟

چگونه افزودنی‌های سوخت به کاهش انتشارات کمک می‌کنند

مسیرهای شیمیایی: افزودنی‌های اکسیژن‌دار، بهبوددهنده‌های عدد ستان و افزودنی‌های کاتالیستی که شیمی احتراق را تغییر می‌دهند

افزودنی‌های سوخت با تغییر نحوه احتراق سوخت در سطح مولکولی، اثرات خود را نشان می‌دهند. به عنوان مثال، محصولات مبتنی بر اتانول، اکسیژن اضافی به مخلوط سوخت می‌افزایند که به حذف مولکول‌های مزاحم مونوکسید کربن و هیدروکربن‌های باقیمانده کمک می‌کند و آنها را به دی‌اکسید کربن و بخار آب تبدیل می‌کند. برای موتورهای دیزلی، موادی به نام افزاینده‌های سیتان وجود دارند، مانند EHN، که باعث احتراق بهتر سوخت می‌شوند. این مواد زمان انتظار قبل از شروع احتراق را کاهش می‌دهند و در نتیجه موتور روان‌تر کار می‌کند. همچنین افزودنی‌های کاتالیستی حاوی فلزاتی مانند اکسید سریم وجود دارند که یکی از نمونه‌های رایج آن است. این مواد به طور اساسی احتراق سوخت را آسان‌تر می‌کنند، زیرا انرژی فعال‌سازی را که شیمیدانان آن را می‌شناسند، کاهش می‌دهند. نتیجه چیست؟ احتراق پاک‌تر حتی در دماهای پایین درون موتور نیز اتفاق می‌افتد. تمام این ترفندهای شیمیایی در خود محفظه احتراق رخ می‌دهند و باقیمانده‌های نیمه سوخته که باعث آلودگی می‌شوند را کاهش می‌دهند. بیشتر تولیدکنندگان گزارش کرده‌اند که استفاده از بسته‌های افزودنی به‌خوبی فرموله‌شده، کاهش قابل‌توجهی در انتشار آلاینده‌ها ایجاد می‌کند.

اثرات ترمودینامیکی: گسترش سریع تر شعله، تاخیر کوتاه تر در روشن شدن و احتراق یکنواخت تر

برخی از مواد شیمیایی افزودنی می توانند با تنظیم دقیق فرآیندهای مهم مربوط به گرما در داخل موتور، میزان سوخت سوزی موتور را افزایش دهند. وقتی که بهبود دهنده های سیتان به سوخت دیزل اضافه می شوند، زمان مورد نیاز سوخت برای آتش گرفتن پس از اسپری شدن در اتاق موتور را کاهش می دهند، گاهی اوقات حدود 30٪ یا بیشتر. این بدان معنی است که سوخت پس از تزریق سریعتر می شود، که به ایجاد گسترش یکسانی بیشتر شعله ها در سراسر اتاق احتراق کمک می کند. بدون این افزودنی ها، معمولاً نقاطی در سیلندر وجود دارد که سوخت غیر سوخته بیش از حد جمع می شود، که منجر به ذرات آزاردهنده ای می شود که ما آن را آلودگی PM می نامیم. کنترل بهتر احتراق همچنین باعث می شود که در داخل هوا بیش از حد گرم نشود، که خبر خوبی است چون دمای بالا باعث می شود که این گازهای مضر NOx در ابتدا شکل بگیرند. در کل، این باعث عملکرد بهتر موتور می شود، هزینه سوخت را کاهش می دهد و هم آلودگی های هوا و هم انتشار CO2 را در همان زمان کاهش می دهد.

هدف گیری آلاینده ها: چگونه افزودنی ها CO، NOx، THC و ذرات را در منبع سرکوب می کنند

افزودنی های سوخت امروز با کاهش برخی از انتشارات مضر از طریق ترکیب شیمیایی آنها کار می کنند. وقتی ترکیبات اکسیژن دار مخلوط می شوند، به کاهش مونوکسید کربن و کل هیدروکربن کمک می کنند زیرا اطمینان حاصل می کنند که سوخت به طور کامل سوخت می کند، به خصوص وقتی اکسیژن زیادی در دسترس نیست. بعضی از افزودنی ها حاوی فلزات مانند سیریوم یا آهن هستند که واقعاً سوزاندن ذرات دود درون موتور را تسریع می کنند. تحقیقات نشان داده است که این می تواند انتشار ذرات ذرات از موتورها را بین ۱۸ تا ۳۱ درصد کاهش دهد. چند ترکیب خاص درجه حرارت احتراق را نیز کنترل می کنند، که به کاهش سطح اکسید نیتروژن کمک می کند بدون اینکه به عملکرد خوب موتور آسیب برساند. چیزی که این افزودنی ها را واقعا ارزشمند می کند این است که آنها چندین منبع آلودگی را به طور همزمان حل می کنند. آنها به عنوان یک لایه اضافی از حفاظت قبل از گاز های خروجی حتی از موتور خارج می شوند، در حالی که سوخت را کارآمدتر می کنند و به وسایل نقلیه کمک می کنند تا با هر مخزن گاز بیشتر حرکت کنند.

افزودنی های اکسیژن و احتراق پاکتر در موتورهای بنزین و دیزل

افزودنی های اکسیژن دار باعث افزایش کارایی احتراق می شوند، زیرا میزان اکسیژن موجود در مخلوط سوخت را افزایش می دهند، از اکسیداسیون کامل تر حمایت می کنند و انتشار مونوکسید کربن و هیدروکربن های غیر سوخته را کاهش می دهند.

ترکیب اتانول و 1-بوتانول: کاهش انتشار مونوکسید کربن و هیدروکربن تا 22٪

اتانول و 1-بوتانول اکسیژنات شناخته شده ای هستند که وقتی با بنزین یا دیزل مخلوط می شوند، می توانند انتشار CO و هیدروکربن را تا 22٪ کاهش دهند (SAE 2020). محتوای اکسیژن بالا آنها از احتراق کامل تر پشتیبانی می کند، به ویژه در شرایط سوختن لاغر که در آن اکسیژن محدود است، که منجر به تولیدات جانبی کمتر سوختگی جزئی می شود.

تعادل در کاهش NOx و PM در حالت کار با دیزل با بار سنگین

اکسیژنات ها کار خوبی در کاهش انتشار مونوکسید کربن و هیدروکربن انجام می دهند، اما وقتی که به اکسید نیتروژن و ذرات در هنگام بار سنگین دیزل می رسد، نتایج آنقدر روشن نیست. اکسیژن بیشتر به معنای سوختگی های داغتر در داخل موتور است، که در واقع باعث افزایش تولید NOx می شود. محققان متوجه چیزی جالب شده اند که به نظر می رسد افزایش کمی در این ذرات بسیار نازک به نظر می رسد بر اساس کار منتشر شده در احتراق و شعله در سال 2017. اما مقدار کل دود معمولاً کاهش می یابد. این نشان می دهد که آلاینده های مختلف به طرز متفاوتی رفتار می کنند بسته به اینکه موتور در هر لحظه چقدر سخت کار می کند.

افزودنی های کاتالیزور مبتنی بر نانوذرات و فلزات برای کنترل پیشرفته انتشار

نانوذرات Al2O3 و CeO2: کاهش 1831% ذرات ذرات خارج از موتور و اکسیداسیون بیشتر دود

برخی از نانوذرات مانند اکسید آلومینیوم (Al2O3) و اکسید سیریم (CeO2) به عنوان کاتالیزور در داخل سیلندر موتور عمل می کنند، انتقال گرما را افزایش می دهند و به سوخت کمک می کنند تا به طور کامل سوخت کنند. وقتی حدود 50 تا 100 قسمت در هر میلیون از CeO2 به سوخت دیزل مخلوط می شود، مطالعات نشان می دهد که انتشار ذرات ذرات از موتورها بین 18 تا 31 درصد کاهش می یابد. سطح مونوکسید کربن نیز کاهش می یابد، همراه با بقایای هيدروکربن آزاردهنده. در واقع اتفاقاتی که اینجا می افتد خیلی جالب است. سیریوم از طریق واکنش های سطحی کار می کند و در طول سوختن اکسیژن را منتشر می کند، و مولکول های اکسیژن فعال را ایجاد می کند که به ذرات دود حمله می کنند. این رویکرد دو جانبه از همان ابتدا تولید دود را کاهش می دهد و همچنین با سپرده های کربن ساخته شده در اتاق های احتراق مقابله می کند. مکانیک هایی که روی موتورهای مدرن کار می کنند متوجه شده اند که با گذشت زمان، اتاق های تمیزتر زمانی که این افزودنی ها به طور منظم استفاده می شوند.

ترکیبات آهن و سیریم به عنوان کاتالیزورهای موجود در سوخت: افزایش بهره وری و کاهش تعادل NOx-PM

اضافه کردن ترکیبات آهن و سیریوم در حال پیشرفت در مقابله با مشکل طولانی مدت تعادل انتشار NOx و PM در موتورهای دیزل است. این افزودنی ها با کاهش زمان تاخیر روشن شدن و ایجاد الگوهای احتراق بیشتر در داخل سیلندر کار می کنند. در نتیجه، میزان دود به طور قابل توجهی کاهش می یابد برخی از آزمایشات نشان می دهد که کاهش حدود 40-45% بدون ایجاد افزایش عمده در تولید اکسید نیتروژن. چیزی که این کاتالیزورها را به ویژه مفید می کند توانایی آنها در کار موثر در طیف گسترده ای از دمای عملیاتی است، بنابراین آنها کار خود را ادامه می دهند، چه موتور تحت بار کم یا قدرت کامل کار کند. این در تضاد با روش های سنتی تصفیه گازهای خروجی است که تنها پس از تشکیل آنها در حین احتراق، آلاینده ها را تصفیه می کنند. در عوض، کاتالیزورهای سوخت دار از همان آغاز فرآیند به این مسئله می پردازند و نتایج پاکتری را با اجزای کمتری که برای کنترل انتشار در کل مورد نیاز است، ارائه می دهند.

بهبود دهنده های سیتان و تاثیر آنها بر انتشار دیزل

2-تایل هکسيل نایترات (EHN): اثرات واقعی بر CO، HC، NOx و ضلالت دود از آزمایش NEDC

EHN، یا 2-ethylhexyl nitrate، به عنوان یک افزودنی محبوب برای بهبود تعداد cetane سوخت دیزل عمل می کند، که اساسا به این معنی است که به موتورهای دیزل کمک می کند سریعتر روشن شوند. هنگامی که بر اساس استانداردهای قدیمی NEDC آزمایش شد، اضافه کردن EHN به سوخت نشان داد که انتشار مونوکسید کربن و هیدروکربن را حدود 15 درصد کاهش می دهد زیرا سوخت به طور کامل سوخت می کند. چه اتفاقی برای اکسید نیتروژن می افتد بستگی به این دارد که موتور چقدر سخت کار می کند. در بار کمتر، ما شاهد کاهش ۸ درصد انتشار NOx هستیم، اما وقتی موتورها با قدرت کامل کار می کنند، دمای آنقدر گرم می شود که NOx در واقع حدود ۱.۸ درصد افزایش می یابد. خبر خوب اینه که سطح دود و ذرات معمولا بین 10 تا 20 درصد کاهش پیدا میکنه چون روشن شدن بهتر باعث میشه همه چیز تمیزتر سوزه برای موتورهای دیزل قدیمی تر، EHN یک گزینه کاهش انتشارات ارزان قیمت را بدون نیاز به هرگونه تغییر سخت افزاری گران قیمت فراهم می کند. البته نتایج واقعی به شدت به طرح های موتور خاص بستگی دارد، چگونه آنها را در روز به روز کار می کنند، و چه نوع سوخت پایه ای با افزودنی مخلوط می شود.

افزودنی های سوخت در مقابل سیستم های پس از تصفیه: کارایی، هزینه و محدودیت های عملی

مقایسه افزودنی های سوخت با کاتالیزورها: کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در هر دلار، دوام و چالش های ادغام

وقتی صحبت از کنترل انتشارات می شود، افزودنی های سوخت و سیستم های پس از درمان مانند کاتالیزورها مسیرهای کاملاً متفاوتی را طی می کنند. افزونه های سوخت با تغییر نحوه احتراق در داخل موتور کار می کنند. آنها نیازی به هیچ گونه اصلاحات مکانیکی در وسیله نقلیه ندارند، هزینه های اولیه نسبتا کم دارند و می توانند به راحتی به منابع سوخت معمولی بدون دردسر زیادی اضافه شوند. نقصش چيه؟ این افزودنی ها باید به طور مداوم برای حفظ اثر خود استفاده شوند، بنابراین ممکن است در واقع هزینه های عملیاتی را در طول زمان افزایش دهند. تبدیل کننده های کاتالیزمی چیز کاملاً دیگری را ارائه می دهند. آنها طولانی تر دوام می آورند و گاز های مضر مانند مونوکسید کربن، اکسید نیتروژن و هیدروکربن را به طور بسیار موثر کاهش می دهند. اما یک مشکل هم وجود دارد این سیستم ها با هزینه های نصب سنگین همراه هستند، نیاز به فضای مناسب در خودرو دارند و نیاز به چک های نگهداری منظم دارند. نگاه کردن به هزینه در هر گالن معمولا به ما می گوید که افزودنی ها برای ناوگان های کوچکتر یا هنگام برخورد با انواع مختلف موتورها منطقی تر هستند. از طرف دیگر، سیستم های پس از درمان در شرایطی که وسایل نقلیه به طور مداوم برای مدت طولانی کار می کنند، عملکرد بهتری دارند. اکثر کسب و کارها در جایی در میان قرار دارند، اغلب هر دو روش را برای به دست آوردن بهترین نتایج ممکن با توجه به شرایط خاص خود ترکیب می کنند.

بخش سوالات متداول

افزونه های سوخت چیست و چگونه انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش می دهند؟

افزودنی های سوخت مواد اضافه شده به بنزین یا سوخت دیزل هستند که روند احتراق را تغییر می دهند و عملکرد موتور را بهبود می بخشند. آنها با افزایش بهره وری سوخت سوزی، کمک به اکسیداسیون کامل و کاهش آلاینده های مضر در منبع مانند CO، NOx، THC و ذرات ذرات، انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش می دهند.

آیا افزودنی های سوخت می توانند جایگزین کاتالیزورها شوند؟

در حالی که افزودنی های سوخت راهی مناسب برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای را به طور مستقیم در موتور فراهم می کنند، ممکن است به طور کامل تبدیل کننده های کاتالیزوری را جایگزین نکنند، که برای تمیز کردن بیشتر گاز های خروجی قبل از خروج از خودرو طراحی شده اند.

بهبود دهنده های ستان در موتورهای دیزل چگونه کار می کنند؟

بهبود دهنده های سیتان مانند 2- اتیل هکسیل نیترات (EHN) کیفیت روشن شدن سوخت دیزل را افزایش می دهند و به آن کمک می کنند تا پس از تزریق در اتاق احتراق سریعتر روشن شود، بنابراین زمان تاخیر را کاهش می دهد و یکنواخت احتراق را بهبود می بخشد.

آیا در هنگام استفاده از افزودنی های اکسیژن دار تعادلاتی وجود دارد؟

افزودنی های اکسیژن دار به طور قابل توجهی انتشار CO و هیدروکربن را کاهش می دهند اما می توانند به دلیل دمای سوزان بالاتر منجر به افزایش تولید NOx در هنگام کار با بار سنگین دیزل شوند.