Technika motoryzacyjna / Technika motoryzacyjna

Selektywna redukcja katalityczna

21.10.2011

Euro4 i Euro5 są to normy dotyczące redukcji emisji szkodliwych substancji, ustanowione przez Unię Europejską dla pojazdów powyżej 3,5 tony. Objęte regulacjami zostały takie substancje, jak: tlenki azotu (Nox - powstające przy reakcji azotu i tlenu pod wpływem wysokich temperatur w silniku), cząsteczki stałe (PM), węglowodór (HC - smog) oraz tlenki węgla (CO - powodujące niedotlenienie czerwonych krwinek). Obecnie stosuje się rozwiązania techniczne redukujące emisję substancji szkodliwych do atmosfery z silników spalinowych SCR (Selektywna Redukcja Katalityczna): proces wybiórczej redukcji chemicznej szkodliwych tlenków azotu do postaci całkowicie nieszkodliwej, czyli wody i azotu.

Jako ciekawostkę należy podać, że producenci, którzy zastosowali do spełnienia normy Euro4 technologie alternatywne, do sprostania wymogom Euro5 zdecydowali się użyć technologii SCR. Dla zaistnienia niezbędnej reakcji chemicznej redukującej substancje szkodliwe w spalinach niezbędny jest w tym systemie dodatkowy czynnik, którym jest AdBlue. Jest to nietoksyczny płynny roztwór mocznika (mocznik 32% i woda 68%), zapewniający chemiczną redukcję tlenków azotu (NOx). Jego wymagania jakościowe zostały określone normą jakościową DIN V 70070, jak również bardziej wymagającymi normami CEFIC (Europejska Rada Przemysłu Chemicznego), gwarantującymi bezawaryjne funkcjonowanie systemu SCR w pojazdach.

Główne podzespoły systemu SCR stanowią: katalizator SCR, dysza wtrysku AdBlue, niezależny zbiornik AdBlue i jednostka dozująca. AdBlue zgromadzone w zbiorniku jest następnie wtryskiwane za pomocą dyszy do układu wydechowego pojazdu. W katalizatorze SCR mocznik AdBlue reaguje chemicznie z amoniakiem, co prowadzi do przemiany tlenków azotu (NOx) w azot (N2) oraz wodę (H2O). Aby zachować właściwe parametry wtryskiwanego do układu wydechowego AdBlue, konstrukcja instalacji SCR musi zapewnić właściwy moment i dawkę mocznika, który poprzez reakcję chemiczną doprowadzi do pożądanego efektu obniżenia zawartości substancji szkodliwych.

Z układu sprężonego powietrza autobusu zasilającego chociażby system otwierania i zamykania drzwi sprężone powietrze dostarczane jest do instalacji SCR zaworem do prowadzającym (24). Aby zapewnić natychmiastowe działanie układu po uruchomieniu silnika w obrębie bloku zaworów (18), zabudowano akumulator ciśnieniowy (21). Zespół zasilający (12), wykorzystując sprężone powietrze podane przez zawór przekaźnikowy (19), pobiera preparat AdBlue ze zbiornika (1) i tłoczy go do dozownika (8) zasilanego sprężonym powietrzem z bloku zaworów (18). Doprowadzony linią aerozolu (16) preparat AdBlue wtryskiwany jest do sekcji hydrolizy (7) poprzez dyszę wtryskową (17). W końcowym odcinku instalacji w katalitycznym konwerterze zachodzi reakcja mocznika (AdBlue) z amoniakiem, co doprowadza do przemiany tlenków azotu (NOx) w azot (N2) oraz wytwarza parę wodną (H2O).

Instalacja SCR musi zapewniać takie działanie, które pozwoli pojazdowi pracować w warunkach obniżonej temperatury. Preparat AdBlue, będąc wodnym roztworem diamidu kwasu węglowego, w niskich temperaturach krzepnie, co uniemożliwia tłoczenie go poprzez instalację do dyszy wtryskowej. Rozgrzany płyn chłodzący układu chłodzenia silnika poprzez zawór podgrzewacza (15) przepompowywany jest do pompy podgrzewacza (13), gdzie ogrzewa zakrzepły preparat AdBlue. W dalszym odcinku przewodem wodnym ciepły płyn chłodzący doprowadzany jest do spirali grzejnej w zbiornik AdBlue (1). Fazę bezpośrednią po uruchomieniu silnika, jeszcze przed osiągnięciem przez niego wysokiej temperatury niezbędnej do rozpuszczenia zakrzepłego AdBlue zapewnia elektryczne podgrzewanie preparatu w przewodzie indukcyjnym (11).

Silniki wyposażone w filtry cząstek stałych wymagają zastosowania olejów niskopopiłowych - tzw. Low SAPS. Określenie Low SAPS oznacza niską zawartość popiołów siarczanowych (SA - Sulphated Ash), fosforu (P) oraz siarki (S). Materiały, z których zbudowane są filtry cząstek stałych, są bardzo czułe na zawartość tych właśnie substancji. Ich zbyt duża ilość w spalinach prowadzi do przyspieszonej degradacji podłoża katalitycznego i nieodwracalnego „zapchania" porowatej struktury filtra. Popioły siarczanowe, fosfor i siarka tworzą stały osad, nie dający się usunąć z powierzchni filtra - konieczna staje się wtedy wymiana kosztownego filtra. Dotychczas stosowane oleje silnikowe - nawet wysokiej E4 lub E5 - skomponowane były z udziałem dodatków zawierających duże ilości tych substancji. Silniki wyposażone w układy katalityczne SCR nie wymagają zastosowania olejów o specyficznym układzie chemicznym.

O Autorze

autoEXPERT – specjalistyczny miesięcznik motoryzacyjny, przeznaczony dla osób zajmujących się zawodowo naprawą, obsługą, diagnostyką i sprzedażą samochodów oraz produkcją i sprzedażą akcesoriów motoryzacyjnych, części zamiennych i materiałów eksploatacyjnych.