חומר חדש במוסך

ADDITION BLUE

חסכוני ויעיל לאיכות הסביבה גם יחד

מאת מהנדס מיכאל זרוחוב (*)

המחשבה לפרסם את המאמר עלתה במוחי לאחר בדיקה שגרתית של חומר חדש במוסך, בהתאם לדרישות תקן ניהול איכות ISO 9000 ואמות מידה למרכזי שירות של חטיבת מרצדס, חברת כלמוביל בע"מ. הסטנדנטים האלה דורשים התאמה של כל חומר, חלק, מנגנון, מכלל, אל התקן הישראלי או אל תקן זר. הכוונה לתקן, או להוראה דומים, המוכרים בארצות מערב אירופה, או ארצות צפון אמריקה, או יפאן, או על ידי מוסד האו"ם.

מדובר בחומר AD BLUE (ADDITION BLUE – תוספת כחולה) שמשמש לניקוי גז פליטה בכלי רכב המטופלים במוסך מרכזי חיפה.

AD BLUE הוא סימן מסחרי של 'נוזל כחול' 32US Agueous Urea Solution) A) שהוא תמיסה של חומר כימי urea)) אוריאה במים.

היחס בין המרכיבים הם אוריאה – 32.5% ו- 67.5% מים נקיים לאחר הוצאת מינרלים.

האיכות של החומר עונה לתקן DIN70070 (DIN – מכון התקנים הגרמני). זו תמיסה נקייה, קיצונית, לא רעילה, בסיס, חסרת צבע, נטולת ריח.  זאת אומרת שאינה מסוכנת לעובדים במוסך ולנהגים.

מהו החומר אוריאה?

אוריאה או שתנן בעברית, היא חומר אורגני, תרכובת, שהנוסחה הכימית שלה  היא

(NH2) CO2 , שידועה גם ככרבמיד. יותר מ-90% של הייצור העולמי שלה הם לדשן בחקלאות ולתעשיות הטקסטיל והתמרוקים. החומר ממיס טוב במים וכן מוציא חנקן (N₂) מתרכובת חנקן-חמצן.

זאת הסיבה שחברת מרצדס, על בסיס מחקרי עומק משנת 1980, החילה להשתמש בחומר הזה לניקוי גז פליטה של מנוע דיזל ברכב חדיש. החומר, בטכנולוגיה חדשה שליצרן הרכב, אינו מגיע למגע עם הדלק. המגע עם הדלק הוא טעות שהתגלתה בניסיון של חברת פג'ו להוסיף אוריאה ישר לדלק, ניסיון לא מוצלח שלא היה מעשי.

החומר ADBLUE  משמש בטכנולוגיה של  מרצדס בשם  BLUETEC (ציור מס' 1).

BLUE TEC    מהו?    

הפחתת הרעילות של גזי פליטה ממנועי שריפה פנימית הפכה, בסוף המאה ה-20, לבעיה גלובאלית. הפתרון יכול להיות רק אחד – מכונית נקייה מבחינה אקולוגית. בגזי הפליטה נתגלו יותר מ-200 חומרים שונים, אבל המסוכנים ביותר ביניהם הם:

·        חד תחמוצת הפחמן (CO)

·        מימן פחמני (HC)

·        תרכובות של חנקן וחמצן, למשל N 2O₅, NO₂, NO_X

·        חלקיקים מוצקים (Particulate Matters - PM) - חלקיקים של פיח.

התחיקה האירופית דורשת הפחתה מתמדת ברעילות של גזי פליטה (ראה ציור מס' 2).

הטכנולוגיה המתקדמת של מרצדס  מאפשרת לענות על דרישות התקנים

EURO-4  EURO-5 .

 NO_X הוא, כידוע, חומר רעיל חסר צבע וריח ובאוויר הוא הופך ל- NO₂ – חומר מסוכן לכול יצור חי. החלקיקים (PM)  מסוכנים בכך שכאשר הם נכנסים לריאות הם עלולים לגרום לסרטן.

איך מתגברים על NO_X  והחומרים המסוכנים האחרים? בעזרת מערכת

Exhaust Gas Recirculation- EGR – שהיא ממחזרת גזי פליטה ומאפשרת החזרה מבוקרת שלהם (עד 20%) לסעפת היניקה. EGR מורידה את טמפרטורת הבעירה בתא השריפה. הטמפרטורה היותר נמוכה מאפשרת לקבל כמות NO_X יותר קטנה, אבל פעולה זו מייצרת יותר חלקיקי פיח (PM).

זו, כנראה, הסתירה העיקרית שבמנוע דיזל, שאף אחד עדיין אינו יכול להתגבר עליה. זו  סתירה בין הקטנת כמות הפיח לבין הגדלת כמות ה-NO_X.  שיפור של פרמטר אחד פוגע בפרמטר השני. טכנולוגיה BLUETEC מאפשרת  הקטנת של NO_X ו- PM גם יחד. היתרון הנוסף שלה מול EGR הוא, כי EGR מקטינה את ההספק של המנוע וכתוצאה מכך מגדילה את צריכת הדלק לביצוע עבודה מסוימת ע"י הרכב.

לפנינו איפוא מערכת שיתרונותיה הם:

·        מנוע בעל יעילות גבוהה.

·        מערכת חדשה Selective Catalytic Reduction – SCR מערכת קטליטית המפחיתה סלקטיבית את כמות הגזים הרעילים..

SCR   מהי?

מערכת SCR מנקה את גזי הפליטה בעזרת תהליכים כימיים בין גזי הפליטה לבין נוזל Ad Blue בעזרת מזרז שבממיר קטליטי מיוחד:

א.       מרססים נוזל זה בצינור הפליטה, לפני הממיר הקטליטי, החומר הופך לאמוניה

NH3 ולדו תחמוצת הפחמן ( CO2).

(NH2) CO2 + H2O =2NH3 + CO2

ב.       בתוך הממיר הקטליטי, בעזרת מזרזים (מתכות אצילות – טיטן, וולפרם ונדיום) NO₃ הופך לחנקן N₂ ומים H₂0 – חומרים לא מסוכנים.

ג.         _x +  NH3 = > N2 +H2O       NO(ציור מס' 3).

ממיר קטליטי מקטין כמו כן את כמות ה-  CO ו- CH עד לדרישת תקן EURO.

מהבחינה  הטכנית מערכת SCR נראית כתת-מערכת בניהול מנוע, שכוללת  (ציור מס' 4):

-           מכל Adblue, ובו 5% מצריכת ת הדלק. מכל נוזל מלא מספיק ל- 6,500 – 7,000 ק"מ נסיעה של רכב.

-           משאבת Adblue

-           מנגנון של מדידת כמות הנוזל.

-           ממיר קטליטי מיוחד.

-           מזרק של Adblue

בעזרת חיישני טמפרטורה הנמצאים לפני הממיר הקטליטי ולאחריו, מערכת SCR נמצאת כול הזמן תחת ביקורת  באמצעות מחשב המנוע.

החל באוקטובר 2007  המערכת עובדת בצורת ניהול של חוג סגור שמספק ניהול אופטימאלי.

ייחודי – טיפול של מערכת SCR במוסך

1.      היצרן מדגיש את דרישתו להשתמש בחומר Adblue סופר נקי. אסור להשתמש בכול  נוזל אחר. חומר לא נקי עלול לגרום נזק למזרז של הממיר הקטליטי ולהקטין את היעילות של המערכת ל-60%.

2.      בכלי הרכב שבינתיים אין בהם חיישן אמוניה (NH₃ גם חומר רעיל) צריך לבצע דיאגנוסטיקה וטיפול של המערכת לפי דרישת היצרן.

3.      משך זמן האחסון של נוזל Adblue בטמפרטורה של C30⁰  הוא  12 חודשים.

4.      בזמן שהמנוע חם המערכת נשארת תחת לחץ,. בפתיחה פתאומית יש סיכונים לפגיעות בעובדים.

5.      לא חוקי לנהוג את הרכב ללא הפעלת מערכת SCR.

לסיכום

הלקוח מקבל רכב חדיש, מתאים לדרישות תקן EURO5 לגבי איכות הסביבה לשנת 2009.

החיסכון בדלק הוא בשיעור  של 6% בהשוואה למערכת ישנה. ECR מכוסה עלויות נוספות של המערכת והטיפול בה.

(*) מנהל אבטחת איכות וממונה בטיחות, מוסך מרכזי כלמוביל, חיפה