فناوری جدید برای بهبود آلایندگی موتورهای دیزلی: سوپرشارژر در نقش پمپ هوا

سوپرشارژر یکی از وسایل قدیمی در صنعت خودروسازی به شمار می‌رود که در حوزه افزایش قدرت موتور کاربرد دارد. این وسیله با فشار زیادی هوا را به درون محفظه احتراق خودرو انتقال داده تا سوخت بیشتری سوزانده شود و در نتیجه قدرت موتور افزایش پیدا خواهد کرد.

با توجه به قوانین سخت گیرانه یورو 7، خودروسازان مجبور به کاهش شدید آلایندگی موتورهای خود هستند. در همین راستا شرکت Tenneco با همکاری شرکت Eaton یک سیستم جدید برای اتومبیل و کامیون های دیزلی طراحی کرده است که در زمان استارت موتور کاربرد دارد. این سیستم در مسیر خروج اگزوز قرار می‌گیرد .

یکی از دیگر کاربردهای سوپرشارژر تامین هوای اضافی برای کاهش آلایندگی است. سوپرشارژر در اینجا به عنوان یک پمپ هوا به ایفای نقش می‌پردازد. شرکت مزدا در موتورهای بنزینی خود موسوم به Skyactiv از این فن آوری استفاده می‌کند.

حتی اگر سوخت های مصنوعی با کربن پایین به طور چشمگیری تولید گازهای CO2 را کاهش دهند. بازهم پس از هر بار احتراق گازهای دیگری از جمله اکسید نیتروژن (NOx) تولید می‌شود.

NOx زمانی که هیدروکربن به همراه هوا و اکسیژن شروع به سوختن می‌کند با ترکیب شدن با نیتروژن، اکسید نیتروژن ایجاد می‌کند.

NOx در دماهای بالاتر به مقدار بیشتری تولید می‌شود.

این مسئله در موتورهای دیزلی به علت این که سوخت رقیق تر است و دمای محفظه احتراق نیز بالا است بیشتر به چشم می‌آید.

نکته جالب توجه دیگر این است که برای از بین بردن NOx نیاز به گرمای بیشتری است که این گرمای مورد نیاز در مسیر خروج دود یعنی اگزوز تامین می‌شود.

مبدلهای کاتالیستی از جمله SCR و DPF برای کارکردن نیاز به دمای بالا دارند. اما اگزوز موتورهای دیزلی بسیار خنک‌تر از موتورهای بنزین سوز است زیرا عملکرد موتورهای دیزلی بشدت بهینه است.

در واقع احتراق موتورهای دیزلی بشدت بهینه است. یکی از راه ها قرار دادن کاتالیست ها نزدیک به موتور است تا گازها قبل از سرد شدن به کاتالیست برسند. اما به علت کمبود فضا این امکان چندان میسر نیست و همینطور در زمان استارت و سرد بودن موتور کاتالیست عملا کاری انجام نمی‌دهد و تمام NOx تولیدی احتراق از اگزوز خارج می‌شود.

حال سیستم جدید مجهز به یک دمنده است که با نام Roots خوانده می‌شود. برادران Roots مخترع اصلی پمپ های جا به جای مثبت مجهز به 2 روتور بودند.

اتفاقا دمنده های که برادران Roots اختراع کرده بودند به عنوان یک پمپ جا به جایی مثبت برای کوره های بلند در صنعت فولاد استفاده می‌شدند.

این دمنده هوا را از طریق مشعل CSTU پمپ می‌کند و با اضافه کردن کمی سوخت به این جریان یک احتراق کوچک ترتیب می‌دهد تا به سرعت کاتالیست ها گرم شوند.

زمانی که این کاتالیست اولیه یعنی SCR به دمای 200 تا 250 درجه سانتی گراد برسد NOx را به نیتروژن و آب بی ضرر تبدیل می‌کند.

این سیستم از همان لحظه اول استارت و سرد بودن موتور شروع به کار می‌کند تا به سرعت دمای بهینه و مورد نیاز کاتالیست ها را ایجاد کند. این سیستم قابلیت استفاده در وسایل نقلیه سبک و سنگین را دارد و به احتمال زیاد با توجه به قوانین سخت گیرانه یورو 7 که از سال 2024 و 2027 اجباری می‌شود٬ به طور گسترده در وسایل نقلیه سنگین مورد استفاده قرار خواهد گرفت.