הזיהום מכלי רכב

[barzelay]

המטרה : חיסול תחמוצות חנקן ופיח הנפלטים ממנועי הדיזל והפחתת דו-תחמוצת הפחמן ((CO2

התקנה האירופית "יורו 5" בדרך , היא תיכנס לתוקף ב-9/2008 והיצרנים במתח רב והמרוץ נגד הזמן בשיאו כאשר באופק "יורו 6" עם הגזרות המחמירות יותר לשנת 2012 !. פחות NOx , פחות PM חלקיקים מוצקים (פיח). זו מסימה שיצרנים רבים הבטיחו לעמוד בה ! אינשאללה !.

נושא מרכזי בכינוס להנדסת רכב בישראל : זיהום אוויר מכלי רכב

בכינוס ה-27 להנדסת הרכב בישראל שהתקיים במלון "דניאל" בהרצליה ב-29/11/07, מושב אחד הוקדש כולו לסוגיות המזהמים, זיהום ממנועי כלי רכב בכלל וממנועי דיזל בפרט. בנושאים אלה הרצו בפני הבאים: פרופ' ערן שר מאונ' בן-גוריון, ד"ר ערן רכס וד"ר לאוניד טרטקורבסקי מהטכניון . הם הציגו את הבעיות ,הדילמות של יצרני הרכב מול הדרישות המחמירות לצמצום ומזעור הגזים הרעילם כולל גז החממה הנפלטים ממנועי שריפה פנימית. דורשים פחות רעש, פחות פיח ופחות NOx , פחות CO וגם פחות CO2 (ראה תמונה (Motivation

 

הדילמה של מהנדסי הרכב

כיום מנועי דיזל רועשים פחות אבל עדיין מייצרים פיח (חלקיקים מוצקים), יותר תחמוצות חנקן ודו-תחמוצת הפחמן שהם "מוצרים" לא רצויים, שניים מהם רעילים והאחרון הוא גז-החממה !.מנועי דיזל פולטים NOx ופיח (PM) ברמות גבוהות וביחס הפוך זה מזה, קשה מאוד לייצר מנוע "נקי" משני מזהמים אלה (ראה תמונת גרפים של רמות פיח מול רמות של NOx) . זו הסיבה לריבוי הממירים הקאטליטים ולהתקנת מסנני חלקיקים.

כאשר מצליחים "לייצב" מנוע הפולט פחות פיח ועשן (PM ) אותו מנוע ייצר בתהליך השריפה יותר תחמוצות חנקן (NOx ) ולהפך !.

מערכת הזרקה ממוחשבת בלחץ גבוה עם הזרקה מקוטעת בתזמון מדויק יכולה לצמצם את כמות הגזים הלא רצויים (ראה תמונות Smoke NOx Trade-Off , Optimal Combustion Optimal path). כיום קיימת מערכת הזרקה מתקדמת עם מזרקים המופעלים על ידי גבישי-פייצ'ו (Piezo injectors ) המזרקים את מנות הסולר באופן מקוטע עם מספר הזרקות להפחתת הרעש , הפחתת CO ו-HC מערכת הזרקה זו יודעת גם לשרוף את חלקיקי הפיח הלכוד במסנן החלקיקים ולאושש אותו מחדש.

 

"הטרנד" מנועי CI: עדיין לא מספקים את הסחורה

אם אפשר לומר "הטרנד" של מערכות הזרקת סולר כיום הוא: "המסילה המשותפת" במנועי CI שמחליפות אט אט את המערכות ההזרקה הישנות להזרקת סולר במנועי SI , עוד לא מושלם ולא מספק את הסחורה קרי, "גזים נקיים" !.

"הטרנד" הנ"ל הוא למעשה "קורח המציאות" לצמצום העישון והרעש ממנועי הדיזל ולעמידה בדרישות תקן יורו 4, לחצי הזרקת הסולר הגבוהים וההזרקות המקוטעות (ראה תמונות Effect of Multiple Injection ו-Multiple Injection Principle ) צמצמו מאוד את הרעשים ואת הויברציות כמו כן פחות HC ו-CO פחות עישון גס הנראה לעין אך במקביל נפלטים יותר חלקיקי מוצקים זעירים הנוצרים בתהליכי הבעירה עם עליה חדה של NOx ן-PM לכן הותקנו מסנני חלקיקים "וממירים מחמצנים" במערכות הפליטה להשלמת פעולת "הטיהור", כאשר בעיית רמות ה-CO2 הגבוהות נשארת בלתי פתירה בגין הרכבו הכימי של הסולר.

בתמונות המצורפות (שנמסרו לי על ידי פרופ' ערן שר מאוני' בן-גוריון) ניתן לראות את עקומות הלחץ בצילינדר ואת האיזורים בהם נוצר הפיח ואזורים בהם נוצר ה-NOx כמו כן רואים תמונה אחרת ובה דרישות התקן האירופאי יורו-5 לגבי רמות ה-PM וה-NOx ב-גרם/ק"מ.

 

פתרון ביניים : כלי רכב היברידים

ככל הנראה כלי רכב ההיברידים הם יהוו פתרון ביניים של היצרנים כדי לעמוד בדרישות יורו-4 לצימצום פליטות הגזים הרעילים והחלקיקים המוצקים , בל נשכח שמודדים את רמות הגזים הרעילים ביחידות של גרם/ק"מ והקומבינציה בין הסעת הרכב פעם חשמלית ופעם באמצעות מנוע השריפה הוא שיצמק את כמות הגזים (גרם/קילומטר) כדי לעמוד בתקנים.

היצרנים רוצים להגיע לממוצע של 130 גר' לק"מ של CO2 ול-0,2 גר' לק"מ של NOX .

 

אחד מהפתרונות הוא דלקים לא פוסיליים !

מגוון סוגי תחליפי הסולר הם כנראה הכיוון הנכון לצמצום גז החממה (CO2 ) וה-NOx , תחליב סולר PuriNOx , אטנול וביו דיזל, הם יתנו מענה לדרישות התקנים המחמירים הבאים עלינו לטובה , רק מהפכה! ורק התנתקות הדרגתית ממנועי השריפה הפנימית ופיתוח מואץ של תאי הדלק (Fuel-Cell)להפקת חשמל ממימן הם העתיד של "המוטוריקה" לכלי הרכב וגם לתעשייה המזהמת . כלי הרכב מהווים כ-14 אחוזים מכלל המזהמים בעולם כך שיש לפעול גם במישורים האחרים כדי להציל את כדור הארץ !!.

 

דוד ברזילי

מכון מונדיאל

באר שבע

 

 

 

[barzelay]

היכן התמונות

[ibiza89]

נשמע מאוד מעניין, רק בוא נראה איך היצרנים יעמדו בהחמרות החדשות. ומה יהיה גורלם של רכבי הספורט מול התקנות החדשות?

למרות שראינו איזה יצרן אמריקאי שיצר רכב ספורט חשמלי עם נתונים לא רעים כלל,אבל לאחר בדיקה מעמיקה יותר התברר שהרכב לא פרקטי בעליל,מטעינה ערוכה מאוד ועד חיי הסוללה הנגמרים מהר. ועוד דבר איך ההחמרות החדשות האלו יאכפו במדינות עולם שלישי?שם עדיין נוסעים ברכבים עם קרבורטורים משנות ה80 ורכב כזה מזהם כמו שני רכבים מודרניים. נחייה ונראה.