Εφαρμογή ουρίας σε κινητήρα ντίζελ

Οι σύγχρονοι περιβαλλοντικοί κανονισμοί θέτουν αυστηρά όρια στις τιμές εκπομπών ρύπων στα καυσαέρια ενός κινητήρα ντίζελ. Αυτό αναγκάζει τους μηχανικούς να αναζητήσουν νέες λύσεις για να πληρούν τα πρότυπα. Ένα από αυτά ήταν η χρήση ουρίας για καύσιμο ντίζελ στο σύστημα μετεπεξεργασίας καυσαερίων SCR (Selective Catalytic Reduction). Οι κινητήρες Daimler που χρησιμοποιούν αυτή την τεχνολογία ονομάζονται Bluetec.

Τι είναι το σύστημα SCR

Το περιβαλλοντικό πρωτόκολλο Euro 6 ισχύει σε 28 χώρες της ΕΕ από το 2015. Σύμφωνα με το νέο πρότυπο, οι κατασκευαστές αυτοκινήτων ντίζελ υπόκεινται σε αυστηρές απαιτήσεις, επειδή οι κινητήρες ντίζελ προκαλούν τεράστια ζημιά στο περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία απελευθερώνοντας αιθάλη και οξείδια του αζώτου στην ατμόσφαιρα.

Ενώ η χρήση ενός καταλυτικού μετατροπέα τριών δρόμων είναι επαρκής για τον καθαρισμό των καυσαερίων ενός βενζινοκινητήρα, μια πιο εξελιγμένη συσκευή για την εξουδετέρωση των τοξικών ενώσεων στα καυσαέρια είναι απαραίτητη για έναν κινητήρα ντίζελ. Η αποτελεσματικότητα του καθαρισμού των σωματιδίων CO (μονοξείδιο του άνθρακα), CH (υδρογονάνθρακες) και αιθάλης από τα καυσαέρια του κινητήρα ντίζελ αυξάνεται σε υψηλές θερμοκρασίες καύσης, ενώ τα NOx, αντίθετα, μειώνονται. Η λύση σε αυτό το πρόβλημα ήταν η εισαγωγή ενός καταλύτη SCR στο σύστημα εξάτμισης, ο οποίος χρησιμοποιεί ουρία ντίζελ ως βάση για την αποσύνθεση των τοξικών ενώσεων του οξειδίου του αζώτου (NOx).

Προκειμένου να μειωθούν οι επιβλαβείς εκπομπές, οι μηχανικοί έχουν αναπτύξει ένα ειδικό σύστημα καθαρισμού ντίζελ - Bluetec. Το συγκρότημα αποτελείται από τρία πλήρη συστήματα, καθένα από τα οποία φιλτράρει τις τοξικές ενώσεις και διασπά τις επιβλαβείς χημικές ενώσεις:

• Καταλύτης - εξουδετερώνει το CO και το CH.
• Φίλτρο σωματιδίων - παγιδεύει σωματίδια αιθάλης.
• SCR καταλυτικός μετατροπέας - Μειώνει τις εκπομπές NOx με ουρία.

Το πρώτο σύστημα καθαρισμού χρησιμοποιήθηκε σε φορτηγά και αυτοκίνητα Mercedes-Benz. Σήμερα, πολλοί κατασκευαστές μετατρέπουν τα αυτοκίνητά τους σε ένα νέο σύστημα καθαρισμού και χρησιμοποιούν ουρία σε κινητήρες ντίζελ για να ανταποκριθούν στις αυστηρές απαιτήσεις περιβαλλοντικού ελέγχου.

Τεχνική ουρία AdBlue

Το τελικό προϊόν του μεταβολισμού των θηλαστικών, η ουρία, είναι γνωστό από τον XNUMXο αιώνα. Το διομίδιο του ανθρακικού οξέος συντίθεται από ανόργανες ενώσεις και χρησιμοποιείται ευρέως στη γεωργία. Στην αυτοκινητοβιομηχανία, ένα διάλυμα τεχνικού υγρού Adblue ως ενεργού παράγοντα στον καθαρισμό των τοξικών καυσαερίων από τα οξείδια του αζώτου.

Το Adblue είναι 40% ουρία και 60% απεσταγμένο νερό. Η σύνθεση εγχέεται στο σύστημα SCR στο ακροφύσιο από το οποίο περνούν τα καυσαέρια. Εμφανίζεται μια αντίδραση αποσύνθεσης, κατά την οποία το μονοξείδιο του αζώτου διασπάται σε αβλαβή μόρια αζώτου και νερού.

Τεχνική ουρία για ντίζελ - Το Adblue δεν έχει καμία σχέση με την ουρία ουρίας, η οποία χρησιμοποιείται στον αγροτοβιομηχανικό τομέα και στη φαρμακολογία.

Edblue σε κινητήρα ντίζελ

Ένα σύστημα μετεπεξεργασίας υγρών καυσαερίων, ή μετατροπέας SCR, είναι ένα κλειστό σύστημα μέσω του οποίου ρέουν καυσαέρια ντίζελ χωρίς αιθάλη. Το υγρό Adblue χύνεται σε μια αυτόνομη δεξαμενή και εγχέεται στον σωλήνα εξάτμισης σε μια μετρημένη δόση πριν εισέλθει στον μετατροπέα.

Το μικτό αέριο εισέρχεται στη μονάδα εξουδετέρωσης SCR, όπου λαμβάνει χώρα μια χημική αντίδραση για την αποσύνθεση του μονοξειδίου του αζώτου σε βάρος της αμμωνίας στην ουρία. Σε συνδυασμό με το μονοξείδιο του αζώτου, τα μόρια αμμωνίας το διασπούν σε συστατικά που είναι αβλαβή για τον άνθρωπο και το περιβάλλον.

Μετά από έναν πλήρη κύκλο καθαρισμού, η ελάχιστη ποσότητα ρύπων εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα, η παράμετρος εκπομπής συμμορφώνεται με τα πρωτόκολλα Euro-5 και Euro-6.

Η αρχή λειτουργίας του συστήματος καθαρισμού καυσαερίων ντίζελ

Ένα πλήρες σύστημα μετεπεξεργασίας κινητήρα ντίζελ αποτελείται από έναν καταλύτη, ένα φίλτρο σωματιδίων και ένα σύστημα SCR. Η αρχή της λειτουργίας του καθαρισμού σταδιακά:

1. Τα καυσαέρια εισέρχονται στον καταλυτικό μετατροπέα και στο φίλτρο σωματιδίων. Η αιθάλη φιλτράρεται, τα σωματίδια του καυσίμου καίγονται και το μονοξείδιο του άνθρακα και οι υδρογονάνθρακες απομακρύνονται.
2. Ο εγχυτήρας χρησιμοποιείται για την έγχυση ορισμένης ποσότητας AdBlue στη σύνδεση μεταξύ του φίλτρου σωματιδίων ντίζελ και του καταλυτικού μετατροπέα SCR. Τα μόρια της ουρίας αποσυντίθενται σε αμμωνία και ισοκυανικό οξύ.
3. Η αμμωνία συνδυάζεται με το οξείδιο του αζώτου, το πιο επιβλαβές συστατικό του χρησιμοποιημένου καυσίμου ντίζελ. Τα μόρια διασπώνται, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό νερού και αζώτου. Αβλαβή καυσαέρια απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα.

Σύνθεση ουρίας για ντίζελ

Παρά τη φαινομενική απλότητα ενός υγρού κινητήρα ντίζελ, είναι αδύνατο να παρασκευάσετε ουρία μόνοι σας χρησιμοποιώντας οργανικό λίπασμα. Ο τύπος του μορίου της ουρίας (NH2) 2CO, είναι φυσικά ένας άοσμος λευκός κρύσταλλος, διαλυτός σε νερό και πολικούς διαλύτες (υγρή αμμωνία, μεθανόλη, χλωροφόρμιο κ.λπ.).

Για την ευρωπαϊκή αγορά, το υγρό παράγεται υπό τον έλεγχο της VDA (German Automobile Industry Association), η οποία εκδίδει άδειες σε κατασκευαστικές εταιρείες, ορισμένες από τις οποίες προμηθεύουν υγρό για την εγχώρια αγορά.

Στη Ρωσία, η παραχάραξη με την επωνυμία AdBlue είναι πάνω από 50%. Έτσι, όταν αγοράζετε ουρία για κινητήρα ντίζελ ρωσικής κατασκευής, πρέπει να καθοδηγηθείτε από τη σήμανση "Συμμόρφωση με το ISO 22241-2-2009".

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Τα πλεονεκτήματα της χρήσης ουρίας είναι προφανή - μόνο με αυτό το αντιδραστήριο το σύστημα επεξεργασίας καυσαερίων του κινητήρα ντίζελ SCR μπορεί να λειτουργήσει πλήρως και να πληροί τις απαιτήσεις του προτύπου Euro 6.

Εκτός από την προστασία του περιβάλλοντος, τα οφέλη του καθαρισμού ουρίας περιλαμβάνουν τα ακόλουθα σημεία:

• η κατανάλωσή του για αυτοκίνητα είναι μόνο 100 g ανά 1000 km.
• το σύστημα SCR είναι ενσωματωμένο σε σύγχρονα οχήματα ντίζελ.
• Σε ορισμένες χώρες ο φόρος στη χρήση του οχήματος μειώνεται εάν εγκατασταθεί σύστημα καθαρισμού ουρίας και δεν υπάρχει κίνδυνος επιβολής προστίμου.

Δυστυχώς, το σύστημα έχει επίσης μειονεκτήματα:

• Το σημείο πήξης της ουρίας είναι περίπου -11 °C.
• την ανάγκη για τακτικό ανεφοδιασμό.
• το κόστος του αυτοκινήτου αυξάνεται.
• μια μεγάλη ποσότητα ψεύτικου υγρού Adblue.
• αυξημένες απαιτήσεις για ποιότητα καυσίμου·
• δαπανηρές επισκευές εξαρτημάτων του συστήματος.

Το ενσωματωμένο σύστημα καθαρισμού ουρίας που είναι ενσωματωμένο στα πετρελαιοκίνητα οχήματα παραμένει ο μόνος τρόπος μείωσης των τοξικών εκπομπών. Οι δυσκολίες στη λειτουργία, το υψηλό κόστος των αντιδραστηρίων φορτηγών, η κακής ποιότητας υγρό και καύσιμο ντίζελ σημαίνουν ότι πολλοί οδηγοί επιλέγουν να απενεργοποιήσουν το σύστημα και να εγκαταστήσουν εξομοιωτές.

Ωστόσο, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι η ουρία παραμένει η μόνη χημική ουσία ντίζελ που εμποδίζει την απελευθέρωση μονοξειδίου του αζώτου στο περιβάλλον, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε καρκίνο.