Dalam catatan blog ini, kita akan melihat kebaikan dan keburukan enjin diesel dan pembangunan teknologi pengurangan pelepasan (DPF, EGR, SCR) untuk mengkaji daya maju diesel.

Kebaikan dan keburukan diesel

Berbanding dengan enjin petrol, enjin diesel biasanya mengeluarkan kurang karbon dioksida, mempunyai kecekapan haba yang lebih tinggi, dan lebih tahan lama. Walau bagaimanapun, enjin diesel menghasilkan banyak zarah, yang dikenali sebagai habuk halus, dan nitrogen oksida seperti nitrogen monoksida dan nitrogen dioksida. Bahan-bahan ini adalah punca utama pelbagai penyakit pernafasan seperti bronkitis dan radang paru-paru, serta asap fotokimia dan hujan asid. Sehubungan itu, teknologi untuk mengurangkan bahan pencemar yang dikeluarkan oleh enjin diesel sentiasa dibangunkan.

Ciri-ciri enjin diesel dan teknologi pengurangan pelepasan

Teknologi perwakilan untuk merawat bahan zarah ialah sistem penapis zarah diesel (DPF). Sistem ini mengumpul bahan zarah yang dijana daripada gas ekzos dengan penapis dan memulihkan fungsi penapis dengan membakar bahan terkumpul pada masa tertentu. Untuk membakar bahan zarah yang terkumpul, bahan api mesti dibekalkan ke silinder enjin supaya ia boleh mengalir ke penapis pengumpulan.
Apabila bahan api dibekalkan, ia bercampur dengan gas ekzos dan dibakar dalam penapis. Sistem DPF mudah dihasilkan kerana ia tidak memerlukan sebarang penambahbaikan khas pada enjin, hanya bekalan bahan api tambahan, tetapi ia mempunyai kecekapan bahan api yang lemah. Di samping itu, teknologi berasingan diperlukan kerana sukar untuk mengurangkan oksida nitrogen. Satu teknologi untuk mengurangkan nitrogen oksida ialah sistem peredaran semula gas ekzos (EGR).
Sistem ini mengedarkan semula gas ekzos ke dalam enjin dan kemudian membakarnya bersama bahan api untuk menurunkan suhu pembakaran. Sebab untuk mengitar semula gas ekzos ke dalam enjin untuk menurunkan suhu pembakaran ialah pelepasan nitrogen oksida dikurangkan apabila bahan api dibakar pada suhu yang lebih rendah. Walau bagaimanapun, menurunkan suhu pembakaran menghasilkan pelepasan bahan zarahan yang tinggi, jadi sistem EGR digunakan bersama dengan sistem DPF. Sistem EGR mempunyai kelemahan menyebabkan kekotoran terkumpul di dalam enjin, yang boleh mengurangkan output.
Baru-baru ini, sistem SCR (pengurangan pemangkin terpilih), yang lebih cekap dalam mengurangkan oksida nitrogen daripada sistem EGR, telah dibangunkan dan menggantikan sistem EGR. Sistem SCR tidak mengedarkan semula gas ekzos, jadi suhu pembakaran dalam enjin lebih tinggi daripada sistem EGR. Ini menghasilkan lebih sedikit zarahan tetapi lebih banyak nitrogen oksida. Sistem SCR menggunakan ammonia untuk mengurangkan oksida nitrogen. Walau bagaimanapun, ammonia adalah bahan letupan, boleh menghakis logam, dan mempunyai bau pedas yang tersendiri pada suhu bilik, yang boleh menyebabkan ketidakselesaan. Oleh itu, penggunaannya adalah terhad dan berhati-hati diperlukan semasa mengendalikannya.

Bagaimana sistem SCR berfungsi dan kelebihannya

Untuk menyelesaikan masalah ini, sistem SCR menggunakan tangki urea berasingan yang membekalkan urea terlarut dalam air dan penyuntik udara termampat yang membekalkan udara untuk mendorong tindak balas kimia berikut dalam peranti SCR. Urea diuraikan kepada ammonia dan asid isosianik melalui penguraian terma, dan asid isosianik dihidrolisiskan untuk menghasilkan karbon dioksida dan ammonia.
Nitrogen monoksida bertindak balas dengan oksigen di udara dan ditukar kepada nitrogen dan air. Nitrogen dioksida bertindak balas dengan ammonia dan juga ditukar kepada nitrogen dan air. Bahagian dalam peranti SCR, di mana tindak balas kimia berlaku, diperbuat daripada pemangkin logam seperti platinum atau vanadium, yang menyerap bahan tindak balas.
Dalam kaedah SCR, kecekapan pengurangan boleh dipertingkatkan dengan membenarkan gas ekzos kekal di permukaan pemangkin ini untuk masa yang lama. Dalam erti kata lain, halaju ruang mesti diperlahankan untuk membolehkan masa yang mencukupi untuk tindak balas kimia berlaku. Di sini, halaju ruang ialah jumlah gas ekzos yang dibekalkan setiap unit masa dibahagikan dengan isipadu mangkin dalam peranti SCR.

Cabaran dan prospek masa depan kaedah SCR

Sistem SCR berkembang secara beransur-ansur dalam penggunaan kerana kecekapan pengurangan yang tinggi, tetapi masih terdapat isu yang perlu diselesaikan. Gelinciran ammonia, di mana ammonia dipancarkan bersama gas ekzos, boleh berlaku, dan jika urea terurai pada suhu rendah, amina pepejal atau melamin boleh dijana dan melekat pada bahagian dalam paip dan permukaan peranti. Selain itu, pengumpulan bahan pepejal ini boleh mengurangkan kecekapan sistem dan meningkatkan kos penyelenggaraan. Untuk mengelakkan ini, adalah perlu untuk mengekalkan suhu sistem pada tahap yang sesuai dan melakukan pemeriksaan dan pembersihan yang kerap.
Teknologi pengurangan pelepasan enjin diesel terus berkembang selaras dengan peraturan alam sekitar yang lebih ketat. Setiap teknologi DPF, EGR dan SCR mempunyai kelebihan dan kekurangannya sendiri, jadi adalah penting untuk mencari kombinasi optimum untuk meminimumkan pelepasan. Walaupun peranan enjin diesel berkemungkinan merosot disebabkan peningkatan kenderaan elektrik dan hibrid, ia masih memainkan peranan penting dalam kenderaan besar dan kenderaan komersial. Usaha akan terus meningkatkan kecekapan enjin diesel dan mengurangkan pencemaran alam sekitar selaras dengan teknologi mesra alam.