دليل المحول الحفاز ثلاثي الاتجاهات: مقارنة بين ترقية الانبعاثات المتقدمة Euro 6 و Euro 7

مقدمة

يمثل الانتقال من معيار يورو 6 إلى معيار يورو 7 تحولاً جذرياً في لوائح التحكم في الانبعاثات الأوروبية. وتعيد هذه القواعد الجديدة تشكيل تصميم المحفزات، وتوقعات المتانة، ومتطلبات الأداء في الواقع العملي. كما أنها تزيد من العبء التقني على three way catalytic convertersوأنظمة معالجة غازات العادم في محركات الديزل، وتقنيات التحكم في الجسيمات. وللامتثال لمعيار يورو 7، يجب على المصنّعين تحسين نشاط المحفزات، والحد من الجسيمات متناهية الصغر، وإدارة الملوثات الجديدة، وضمان استقرار النظام على المدى الطويل.

يوسع معيار Euro 7 فئات الملوثات، ويشدد حدود المتانة، ويضيف ظروف اختبار جديدة تحاكي القيادة في العالم الحقيقي بدقة أكبر من معيار Euro 6. وهذا يدفع هندسة المحفزات نحو أداء أسرع في بدء التشغيل، ومقاومة حرارية أفضل، واستراتيجيات مراقبة محسنة.

يمثل نظام اليورو 7 خطوة كبيرة تتجاوز نظام اليورو 6

تُطبّق لوائح يورو 6 معايير للتحكم في انبعاثات أكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون والجسيمات الدقيقة والهيدروكربونات منذ عام 2014. وتستند لوائح يورو 7 إلى هذا الأساس ولكنها توسّع نطاقها. فهي تضيف حدودًا للأمونيا وأكسيد النيتروز، وتنظّم الجسيمات التي يبلغ حجمها 10 نانومتر، وتُدخل معايير للمكابح والإطارات.

يختلف معيار يورو 7 عن معيار يورو 6 في عدة جوانب:

• تغطية أوسع للملوثات
• متطلبات متانة أطول
• اختبارات انبعاثات القيادة الفعلية الأكثر صرامة
• عتبات جديدة لعدد الجسيمات (PN10)
• تقييمات درجات الحرارة المنخفضة والأحمال المنخفضة
• تنظيم الانبعاثات غير العادمة
• متطلبات أداء البطاريات للمركبات الكهربائية

تتطلب هذه التغييرات كيمياء محفزات أكثر تطوراً وتكاملاً أقوى للنظام.

زيادة متطلبات متانة المحفز

يتطلب معيار يورو 7 أن تظل المحولات الحفازة والمرشحات فعالة لـ 200,000 كيلومتر أو 10 سنواتوهذا يضاعف متطلبات معيار يورو 6 البالغة 100,000 كيلومتر. يحتاج المصنّعون إلى ركائز أقوى، وتركيبات طلاء أساسية أكثر استقرارًا، وتوزيع مُحسَّن للمعادن النفيسة.

لتحقيق أهداف المتانة، يركز مهندسو المحفزات على ما يلي:

• مواد الركيزة المقاومة للحرارة
• مكونات تخزين الأكسجين عالية الاستقرار
• التصاق قوي للطبقة الواقية
• تحميل مثالي للمعادن الثمينة
• تصميم محسّن لقناة التدفق

تتطلب قواعد نظام التشخيص الذاتي (OBD) الخاصة بمعيار Euro 7 أيضًا الكشف المبكر عن تدهور المحفز، الأمر الذي يتطلب أجهزة استشعار وبرامج مراقبة أكثر حساسية.

تنظيم الجسيمات فائقة الدقة (PN10)

ينظم معيار يورو 7 الجسيمات حتى 10 نانومتر (PN10)بينما غطى معيار يورو 6 مسافة 23 ميلاً بحرياً فقط (PN23). وهذا يستلزم اعتماد مرشحات جسيمات البنزين ذات الكفاءة الأعلى ومرشحات جسيمات الديزل الأكثر تطوراً.

لتحقيق معيار PN10، يقوم المهندسون بتحسين ما يلي:

• تجانس طلاء مرشح جسيمات الماء
• بنية مسام المرشح
• سلوك تسخين المحفز
• استراتيجيات التجديد

يؤثر هذا على محركات البنزين والديزل والهجينة.

فئات الملوثات الجديدة

يقدم معيار يورو 7 حدودًا جديدة للانبعاثات تؤثر على التركيب الكيميائي للمحفزات.

الأمونيا (NH₃)

يحد معيار يورو 7 من تسرب الأمونيا من أنظمة الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR). يجب على المصنّعين استخدام ما يلي:

• جرعات اليوريا المُحسّنة
• محفزات SCR ذات سعة أعلى
• محفزات انزلاق الأمونيا (ASC)

أكسيد النيتروز (N₂O)

يصبح أكسيد النيتروز ملوثاً خاضعاً للتنظيم. وتتجه خيارات المحفزات نحو:

• أنظمة الاختزال التحفيزي الانتقائي القائمة على الفاناديوم (انخفاض أكسيد النيتروجين) مقارنة بنظام الاختزال التحفيزي الانتقائي القائم على النحاس والزيوليت

يساهم هذا التغيير في تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتحسين الأداء في الواقع العملي.

اختبار انبعاثات القيادة في ظروف واقعية

توسّع معايير يورو 7 نطاق اختبارات الانبعاثات في ظروف القيادة الحقيقية. يجب أن تعمل أنظمة المحفزات عند:

• سرعات منخفضة
• انخفاض حمل المحرك
• انخفاض درجة حرارة العادم
• نطاقات أوسع لدرجة الحرارة المحيطة

يجب على المصنّعين تطبيق تقنية تشغيل أسرع لـ three way catalytic converters استخدام:

• تركيبات معادن مجموعة البلاتين ذات النشاط العالي
• ركائز ذات جدران رقيقة
• المحفزات المسخنة كهربائياً
• تحسين العزل الحراري
• وضع مثالي أقرب إلى المحرك

الجدول 1. الاختلافات الفنية الرئيسية بين يورو 6 ويورو 7

متطلبات معيار يورو 7 لمحركات الديزل

يجب أن تتكامل أنظمة الديزل مع ما يلي:

• حجم مرشح جسيمات الديزل (DPF) أكبر
• محفزات SCR أكثر كفاءة
• أنظمة تعتمد على الفاناديوم لخفض مستويات أكسيد النيتروجين
• تحسين التحكم في حقن اليوريا
• استراتيجيات أفضل للتسخين والخلط

تضمن هذه التحسينات تحويلًا مستقرًا لأكاسيد النيتروجين أثناء القيادة في المدينة بسرعات منخفضة وأحمال منخفضة.

متطلبات معيار يورو 7 لمحركات البنزين

تعتمد المركبات التي تعمل بالبنزين على محول حفاز ثلاثي الاتجاهاتبطولة اليورو 7 ترفع سقف التوقعات لما يلي:

• تخفيض ثاني أكسيد الكربون
• التحكم في الهيدروكربونات
• تقليل أكاسيد النيتروجين
• تثبيط أكسيد النيتروز

تتطلب محركات الحقن المباشر للبنزين أيضًا أداءً محسّنًا لمرشح الجسيمات الغازية لتلبية معايير PN10.

الجسيمات غير العادمة

يفرض معيار يورو 7 حدودًا على الجسيمات من:

• وسادات الفرامل
• أقراص الفرامل
• الإطارات

ينطبق هذا على المركبات ذات محركات الاحتراق الداخلي والمركبات الكهربائية. ويستجيب المصنعون باستخدام مواد مقاومة للتآكل وأنظمة لجمع الغبار.

سياق أوسع لسياسة المناخ

تدعم مجموعة اليورو 7 الصفقة الخضراء الأوروبية وقانون المناخ. وتستهدف هذه السياسات ما يلي:

• خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بنسبة 55% بحلول عام 2030
• صافي انبعاثات صفرية بحلول عام 2050

يدفع معيار يورو 7 إلى خفض الانبعاثات في العالم الحقيقي بدلاً من الامتثال المختبري فقط.

حدود الملوثات وفقًا لمعيار يورو 6 (مرجعي)

سيفرض معيار يورو 7 حدودًا أكثر صرامة، وسيناريوهات اختبار أوسع، ومتطلبات متانة أطول.

الجدول الزمني لتنفيذ يورو 7

• 1 يوليو 2025: السيارات والشاحنات الخفيفة (M1، N1)
• 1 يوليو 2027: الحافلات والمركبات الثقيلة (M2، M3، N2، N3)
• 1 يوليو 2030: المصنّعون ذوو الأحجام الصغيرة

لا يُسمح بدخول المركبات التي لا تستوفي معايير يورو 7 إلى السوق بعد هذه التواريخ.

خاتمة

يمثل معيار يورو 7 أحد أهم التحديثات التنظيمية منذ تطبيق معايير يورو لأول مرة. فهو يرفع من توقعات المتانة، ويضيف ملوثات جديدة، وينظم الجسيمات متناهية الصغر، ويوسع متطلبات القيادة في العالم الحقيقي. Three way catalytic converters يجب أن توفر أنظمة الديزل بدء تشغيل أسرع وتحكمًا أكثر كفاءة في أكاسيد النيتروجين مع عمر افتراضي يصل إلى 200,000 كيلومتر. كما يجب أن تتعامل هذه الأنظمة مع تسرب الأمونيا، وتكوين أكسيد النيتروز، وتحويل أكاسيد النيتروجين في درجات الحرارة المنخفضة بدقة أكبر.

يدفع معيار يورو 7 مهندسي المحفزات والمصنعين وعلماء المواد إلى الابتكار. ويساهم تطبيقه في تسريع تقدم أوروبا نحو هواء أنظف، ويربط قطاع النقل بأهداف المناخ طويلة الأجل.