1. الانبعاثات الصادرة عن محركات الديزل
نظرًا لخصائص الديزل، تتمتع محركات الديزل بنسبة ضغط أعلى من محركات البنزين، مما يعني أنه باستخدام نفس القيمة الحرارية للوقود، يمكن للعملية الديناميكية الحرارية لمحركات الديزل إطلاق عمل أكثر فائدة، مما يجعل كفاءة محركات الديزل حوالي 10٪ أعلى من محركات البنزين. وبأخذ سيارة سيدان ألمانية من نفس الطراز والعلامة التجارية كمثال، فإن نسخة الديزل لديها استهلاك وقود يبلغ 6.6 لتر لكل 100 كيلومتر، بينما نسخة البنزين بها فرق كبير يبلغ 8.8 لتر لكل 100 كيلومتر. يجب أن تعلم أنه حتى لو قام المحرك بتحسين الكفاءة بنسبة 1% فقط، فقد تبدو نسبة 1% صغيرة. وبالنظر إلى عوامل مثل استهلاك الوقود، وأسعار النفط، وعدد السيارات، عند دمجها، سيكون رقمًا كبيرًا جدًا بالنسبة لمدينة أو بلد.
إن أهمية الترويج لمحركات الديزل لتوليد الطاقة أمر بديهي، ويجب معالجة التلوث قبل ذلك. وفقًا للتقرير السنوي للإدارة البيئية للسيارات في الصين لعام 2017 (2017) الصادر عن وزارة حماية البيئة، تمثل انبعاثات مركبات الديزل من أكاسيد النيتروجين ما يقرب من 70% من إجمالي انبعاثات السيارات، وتتجاوز الجسيمات 90%. ومع ذلك، فإن جزءًا كبيرًا من هذا يرجع إلى انبعاثات المركبات التي تعمل بمحركات الديزل قبل اللائحة الوطنية الثانية.
تتضمن اللوائح الدولية المتعلقة بانبعاثات مركبات الديزل بشكل أساسي حدود انبعاثات أول أكسيد الكربون (CO)، والهيدروكربونات (HC)، وأكاسيد النيتروجين (NOx)، والمواد الجسيمية (PM). فيما يلي بعض معايير الانبعاثات الرئيسية:
المعيار الأوروبي الأول يجب ألا يتجاوز أول أكسيد الكربون 3.16 جرام لكل كيلومتر (جم/كم)، ويجب ألا تتجاوز الهيدروكربونات 1.13 جرام لكل كيلومتر (جم/كم)، ويجب ألا تتجاوز الجسيمات في مركبات الديزل 0.18 جرامًا لكل كيلومتر كيلومتر (جم/كم). متطلبات المتانة هي 50000 كيلومتر (50000 كم)
يجب ألا يتجاوز أول أكسيد الكربون القياسي Euro II 2.2 جرام لكل كيلومتر (جم/كم)، ويجب ألا تتجاوز الهيدروكربونات 0.5 جرام لكل كيلومتر (جم/كم)، ويجب ألا تتجاوز مركبات الديزل 1.0 جرام لكل كيلومتر (جم/كم)، يجب ألا تتجاوز المواد الهيدروكربونية 0.7 جرام لكل كيلومتر (جم/كم)، يجب ألا يتجاوز معيار الجسيمات 0.08 جرام لكل كيلومتر (جم/كم)
معيار Euro III هو معيار انبعاثات منخفضة التلوث يتم تطبيقه حاليًا في أوروبا والولايات المتحدة، كما أن تكنولوجيا التحكم في الانبعاثات الخاصة به أكثر صرامة من معيار Euro II.
بالمقارنة مع لوائح الانبعاثات الخاصة بـ National V، فقد أضاف المعيار National VI حدودًا لأكاسيد النيتروجين والجسيمات. في ظل ظروف البداية الباردة، يجب تقليل محتوى أول أكسيد الكربون بنسبة 50%، ويجب تقليل محتوى الهيدروكربون بنسبة 30%، ويجب تقليل محتوى أول أكسيد الكربون بنسبة 30%.
وتهدف هذه المعايير إلى تقليل انبعاثات ملوثات السيارات وحماية البيئة وتحسين جودة الهواء.
2. التقنيات الرئيسية لمحركات الديزل
2-1. تكنولوجيا السكك الحديدية المشتركة ذات الجهد العالي
هذه إحدى التقنيات الأساسية لمحركات الديزل، والتي يمكنها التحكم بدقة في كمية وتوقيت حقن الديزل. ومن خلال زيادة ضغط الوقود وتحسين هيكل نظام حقن الوقود، يمكن تحقيق تحكم أكثر دقة في عملية حقن الوقود والاحتراق، وبالتالي تحسين الكفاءة الحرارية لمحركات الديزل، وتقليل انبعاثات الضوضاء والتلوث.
ثلاثة مطورين عالميين لنظام السكك الحديدية المشتركة عالي الضغط للديزل
دينسو ياباني
تعد شركة DENSO، التي تأسست في 16 ديسمبر 1949، واحدة من أكبر الموردين العالميين لتكنولوجيا وأنظمة ومكونات السيارات المتطورة. وهي شركة رائدة في أنظمة السكك الحديدية المشتركة ذات الضغط العالي التي تعمل بالديزل، وحماية البيئة، وإدارة المحرك، وإلكترونيات الجسم، والتحكم في القيادة والسلامة، والمعلومات والاتصالات، وغيرها من المجالات.
بوش، ألمانيا
تأسست شركة Robert Bosch GmbH (BOSCH) في عام 1886 وهي إحدى المؤسسات الصناعية في ألمانيا، وتعمل في صناعات السيارات وتكنولوجيا النقل الذكي والتكنولوجيا الصناعية والسلع الاستهلاكية وتكنولوجيا الطاقة والبناء. تشتهر شركة Bosch بمنتجاتها وحلول الأنظمة المبتكرة والمتطورة.
دلفي، الولايات المتحدة الأمريكية
تأسست شركة دلفي للكهرباء (DELPHI) في عام 1890 وهي أكبر شركة مصنعة لأنظمة أسلاك السيارات في العالم. في ديسمبر 2018، أصدر مختبر العلامات التجارية العالمية قائمة "2018 World Brand 500"، واحتلت دلفي المرتبة 423 في الولايات المتحدة.
2-2. تقنية الشحن التوربيني
يقوم الشاحن التوربيني بضغط المزيد من الهواء داخل الأسطوانة عن طريق الاستفادة من غاز العادم المنبعث من المحرك، وبالتالي زيادة كثافة طاقة المحرك وكفاءة الاحتراق
مؤسسة عالمية رائدة في مجال تكنولوجيا الشحن التوربيني
شركة هانيويل الأمريكية هي الرائدة في العالم في مجال تكنولوجيا الشحن التوربيني.
تعد شركة Cummins أكبر شركة مستقلة لتصنيع المحركات في العالم للشواحن التوربينية.
تقوم شركة BorgWarner، وهي مجموعة لإدارة الهواء في الولايات المتحدة، بتطوير وتصنيع التكنولوجيا لتحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود وتقليل الانبعاثات وتحسين أداء المنتج. مناسبة للمحركات الهجينة المحددة. تشتمل تكنولوجيا قسم إدارة الهواء على الشواحن التوربينية والشواحن التوربينية الإلكترونية eBooster والشواحن التوربينية الكهربائية eTurbo. إن توفير حلول نقل الحركة المتقدمة لكبرى شركات تصنيع السيارات العالمية يعتبر بمثابة شركة رائدة في هذا المجال.
باعتبارها شركة تصنيع مشهورة عالميًا للمنتجات الصناعية الثقيلة، أنشأت شركة Mitsubishi Heavy Industries (MHI) في الصين مقرًا رئيسيًا لتنسيق التكنولوجيا لتطوير شواحن توربينية عالية التقنية.
شركة إيشيكاواجيما هاريما للصناعات الثقيلة المحدودة (إيشيكاواجيما هاريما) الشاحن التوربيني IHI هو منتج تم إطلاقه بالاشتراك بين شركة إيشيكاواجيما هاريما للصناعات الثقيلة المحدودة وهيتاشي في عام 1936. تم تطوير أصغر شاحن توربيني في العالم بواسطة جزيرة إيشيكاوا.
تعد شركة Garrett، التي تأسست في لوس أنجلوس عام 1936، واحدة من أكبر الشركات المصنعة للشواحن التوربينية في العالم.
2-3. تكنولوجيا حقن التحكم الإلكتروني
يمكن لنظام حقن الديزل الذي يتم التحكم فيه إلكترونيًا أن يقوم بحساب وضبط كمية حقن الوقود بدقة من خلال وحدة تحكم إلكترونية، مما يحقق استخدامًا أكثر كفاءة للوقود وانبعاثات نظيفة. على المستوى الدولي، يتم تطوير وإنتاج أنظمة حقن الوقود الإلكترونية لمحركات الديزل من قبل شركات تصنيع محترفة قوية، مثل Bosch في ألمانيا، وDianzi في اليابان، وDelphi في الولايات المتحدة.
2-4. المواد وعمليات التصنيع
يتم استخدام مواد عالية الجودة وعمليات تصنيع متقدمة، مثل المواد خفيفة الوزن مثل الفولاذ عالي القوة وسبائك الألومنيوم، والتصنيع الدقيق، وتكنولوجيا العمليات المتقدمة، لتحسين أداء وعمر المحركات.
2-5. التصميم الهيكلي المتقدم للمحرك.
ومن خلال تحسين هيكل المحرك، يمكن تحسين كثافة الطاقة وأداء كفاءة الطاقة، مع زيادة المتانة والموثوقية. أدى التطبيق الشامل لهذه التقنيات إلى تحسين الكفاءة الحرارية وأداء الطاقة وكفاءة الطاقة والأداء البيئي لمحركات الديزل بشكل كبير، وسيتم تطبيقها على نطاق واسع في مجالات متعددة.
3. الشركة المصنعة لمحركات الديزل ذات الشهرة العالمية
Cummins هي أكبر شركة مصنعة للمحركات في العالم. تم تسمية شركة Cummins Inc. على اسم مؤسستها، Claire Lair Cummins، وهي فني سيارات ومخترع ميكانيكي علم نفسه بنفسه. في عام 1919، وبدعم من المصرفي والمستثمر المحلي السيد ويليام جرانتون إلفين، أسس كراسيسي شركة Cummins Engine. الرائدة في مجال تكنولوجيا التحكم الإلكتروني والتحكم في الانبعاثات.
تأسست شركة كاتربيلر (CAT) عام 1925، ويقع مقرها الرئيسي في إلينوي، الولايات المتحدة الأمريكية. وهي واحدة من أكبر الشركات المصنعة للآلات الهندسية ومعدات التعدين في العالم، بالإضافة إلى محركات الغاز وتوربينات الغاز الصناعية. كما أنها واحدة من أكبر الشركات المصنعة لمحركات الديزل في العالم. كانت هناك بعض الإنجازات في تكنولوجيا التحكم في حقن الوقود، وتكنولوجيا السكك الحديدية المشتركة ذات الضغط العالي، وتكنولوجيا الذكاء الإلكتروني، وتكنولوجيا الانبعاثات، وما إلى ذلك.
مان إس إي، سوسيتاس أوروبا، ألمانيا. نقوم بشكل أساسي بتصنيع الشاحنات، الحافلات، ومحركات الديزل. يمكن إرجاع تاريخ مدينة مان بألمانيا إلى عام 1758، حيث يمتد تاريخها إلى 260 عامًا. في عام 1897، اخترع رودولف ديزل، الذي كان يعمل في مان، أول محرك ديزل في العالم، والذي سمي باسمه. وفي 19 مايو 2009، تم تحويلها إلى شركة مساهمة أوروبية، MAN SE1.
تعد شركة DEUTZ، التي تأسست عام 1864، واحدة من أقدم وأعرق الشركات المصنعة للمحركات المستقلة في العالم اليوم. تشتهر شركة Deutz بمحركات الديزل المبردة بالهواء.
تعد شركة Daimler AG، التي يقع مقرها الرئيسي في شتوتغارت بألمانيا، أكبر شركة مصنعة للمركبات التجارية في العالم، وثاني أكبر مصنع للسيارات الفاخرة، وثاني أكبر مصنع للشاحنات. في عام 1890، أنشأت دايملر ومايباخ شركتهما الخاصة للمحركات، دايملر موتورين جيسيلشافت (DMG).
تعد شركة فولفو للسيارات السويدية أكبر مؤسسة للسيارات في شمال أوروبا وأكبر تكتل صناعي في السويد. تأسست الشركة في عام 1924 على يد جوستاف لارسن وآرثر جيبسون. في عام 1979، قامت مجموعة فولفو بفصل تصنيع سيارات السيدان وأطلقت عليها اسم سيارات فولفو. تم الاستحواذ عليها من قبل شركة فورد للسيارات في عام 1999 ومن ثم من قبل مجموعة جيلي القابضة في تشجيانغ، الصين في عام 2010.
تأسست شركة Perkins Engines Limited عام 1932، وهي إحدى الشركات الرائدة عالميًا في تصنيع المحركات، وهي متخصصة في تصنيع محركات الديزل والغاز الطبيعي للطرق الوعرة بقدرة تتراوح من 4 إلى 2000 كيلووات (5 إلى 2800 حصان).
تأسست شركة China Weichai Holding Group Co., Ltd. في عام 1946، وتقوم بشكل أساسي بإنتاج محركات الديزل للمركبات والسفن. بالإضافة إلى ذلك، تمت إعادة هيكلة شركة Weichai Power Co., Ltd. من مصنع Weifang Diesel Engine الأصلي، وهي واحدة من أكبر مجموعات شركات قطع غيار السيارات في الصين. في عام 2017، احتلت Weichai المرتبة الأولى في الصين بمبيعات تجاوزت 420000 وحدة.
4. الشركة الأمريكية لتصنيع محركات الديزل للنقل بالسكك الحديدية
كانت شركة جنرال إلكتريك (GE) هي مخترع قاطرة الديزل ذات المحرك الكهربائي، والتي طورت أول قاطرة ديزل ذات محرك كهربائي في وقت مبكر من عام 1917. ومن الثلاثينيات إلى أوائل الخمسينيات من القرن الماضي، طورت شركة جنرال إلكتريك العديد من قاطرات الديزل التحويلية الناجحة للغاية، مثل القاطرة التحويلية التي يبلغ وزنها 44 طنًا والقاطرة التحويلية التي يبلغ وزنها 70 طنًا، مع نطاق طاقة مثبت بمحرك ديزل يبلغ حوالي 300 حصان إلى 600 حصان.
منذ تأسيسها في عام 1922، قدمت EMD أكثر من 60000 قاطرة ديزل تستخدم أنظمة الطاقة EMD لأكثر من 70 دولة ومنطقة حول العالم، وأنتجت أكثر من 70000 محرك ديزل للاستخدام البري والبحري، مما قدم مساهمات بارزة في تطوير النقل العالمي و صناعات الطاقة. لقد كانت EMD دائمًا مؤسسة تصنيع رائدة في صناعة السكك الحديدية.
5. مؤسسة تصنيع قاطرة النقل بالسكك الحديدية الصينية (محرك الاحتراق الداخلي للديزل).
داليان للقاطرات والعربات المتحركة: يعد هذا المصنع واحدًا من كبرى الشركات المصنعة المحلية لتصميم قاطرات الديزل وإنتاجها وتصديرها. خضع المصنع لخمسة تجديدات تكنولوجية واسعة النطاق وأصبح الآن قاعدة إنتاج حديثة لمحركات الاحتراق الداخلي والمركبات. وقد أنتجت حتى الآن أكثر من 5000 قاطرة احتراق داخلي، والتي صنفتها الدولة على أنها التصميم الرائد للقاطرات لقاطرات الاحتراق الداخلي، والقاطرات الكهربائية، ومركبات السكك الحديدية الحضرية، وتصنيع محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالديزل.
تقع شركة CRRC Qishuyan Locomotive Co., Ltd. في مدينة تشانغتشو، وتعمل بشكل رئيسي في مجال البحث والتطوير والتصنيع والصيانة لقاطرات الاحتراق الداخلي لنقل الركاب والبضائع بالسكك الحديدية. تتضمن أعمالها مجالات متعددة لمعدات النقل بالسكك الحديدية مثل قاطرات الاحتراق الداخلي والقاطرات الكهربائية ومركبات السكك الحديدية الحضرية والآلات الهندسية. قادرة على تصميم وتصنيع واختبار قاطرات الاحتراق الداخلي، بالإضافة إلى تطوير منصة لتطوير محركات الديزل.
تأسست شركة CRRC Ziyang Locomotive Co., Ltd. في عام 1966 وهي شركة تابعة لشركة CRRC Corporation Limited. إنها مؤسسة بحث وتطوير لقاطرة الاحتراق الداخلي تم إنشاؤها حديثًا بعد إنشاء جمهورية الصين الشعبية. تمتلك المؤسسة المركز الوطني لتكنولوجيا المؤسسات، ومركز أبحاث تكنولوجيا هندسة القاطرات والأسهم المتداولة في سيتشوان، ومركز أبحاث تكنولوجيا هندسة العمود المرفقي الكبير والمتوسطة الحجم في سيتشوان، ومحطة عمل الخبراء في سيتشوان. يشمل العمل الرئيسي للشركة القاطرات ومحركات الديزل والمكونات المفيدة وغيرها من الأعمال
شركة CRRC Beijing Erqi Locomotive (المشار إليها فيما يلي باسم شركة Erqi Locomotive) هي شركة تابعة لشركة CRRC Corporation Limited. وكان سلفه هو مصنع قاطرات جسر لوغو التابع لسكة حديد لوباو، الذي أسسته وزارة البريد والاتصالات في عام 1897. وبعد التجارب والمحن في القرن العشرين، لم تغذي الصناعة الصناعية الحديثة في بكين فحسب، بل كانت أيضًا المصدر الرئيسي للحركة العمالية "7 فبراير" بقيادة الحزب الشيوعي الصيني. ولدت هنا أول قاطرة ديزل في الصين الجديدة.
7.أكبر محرك ديزل
قامت مجموعة Wartsil في فنلندا بتصنيع أكبر محرك ديزل في العالم. 14RT flex 96C، بطول 26.59 مترًا، وارتفاع 13.5 مترًا، ووزن صافي 2300 طن، وهو عبارة عن محرك مستقيم مكون من 14 أسطوانة بإزاحة 1820 لترًا لكل أسطوانة، وإجمالي إزاحة 25000 لترًا، واستهلاك وقود 15 طنًا لكل أسطوانة ساعة. إنه مثل مبنى ثقيل الوزن تم بناؤه لسفينة عملاقة في المحيط.