Karbamīda izmantošana dīzeļdzinējos

Mūsdienu vides noteikumi nosaka stingrus ierobežojumus piesārņojošo vielu emisijas vērtībām dīzeļdzinēja izplūdes gāzēs. Tas liek inženieriem meklēt jaunus risinājumus, lai tie atbilstu standartiem. Viens no tiem bija urīnvielas izmantošana dīzeļdegvielai SCR (Selective Catalytic Reduction) izplūdes gāzu pēcapstrādes sistēmā. Daimler dzinējus, kas izmanto šo tehnoloģiju, sauc par Bluetec.

Kas ir SCR sistēma

Euro 6 vides protokols kopš 28. gada ir spēkā 2015 ES valstīs. Saskaņā ar jauno standartu dīzeļa automobiļu ražotājiem ir stingras prasības, jo dīzeļdzinēji nodara milzīgu kaitējumu videi un cilvēku veselībai, izdalot atmosfērā sodrējus un slāpekļa oksīdus.

Ja benzīna dzinēja izplūdes gāzu attīrīšanai pietiek ar trīsceļu katalītisko neitralizatoru, tad dīzeļdzinējam ir nepieciešama sarežģītāka iekārta toksisko savienojumu neitralizēšanai izplūdes gāzēs. CO (oglekļa monoksīda), CH (ogļūdeņražu) un kvēpu daļiņu attīrīšanas efektivitāte no dīzeļdzinēju izplūdes gāzēm palielinās pie augstām sadegšanas temperatūrām, savukārt NOx, gluži pretēji, samazinās. Šīs problēmas risinājums bija SCR katalizatora ievadīšana izplūdes sistēmā, kas izmanto dīzeļdegvielas urīnvielu kā pamatu slāpekļa oksīda (NOx) toksisko savienojumu sadalīšanai.

Lai samazinātu kaitīgo izmešu daudzumu, inženieri ir izstrādājuši īpašu dīzeļdegvielas tīrīšanas sistēmu - Bluetec. Komplekss sastāv no trim pilnām sistēmām, no kurām katra filtrē toksiskos savienojumus un sadala kaitīgos ķīmiskos savienojumus:

• Katalizators - neitralizē CO un CH.
• Daļiņu filtrs - aiztur kvēpu daļiņas.
• SCR katalītiskais neitralizators - Samazina NOx emisijas ar urīnvielu.

Pirmā tīrīšanas sistēma tika izmantota Mercedes-Benz kravas automašīnām un vieglajām automašīnām. Mūsdienās daudzi ražotāji pārveido savus transportlīdzekļus uz jaunu tīrīšanas sistēmu un izmanto urīnvielu dīzeļdzinējos, lai izpildītu stingras vides kontroles prasības.

Tehniskā urīnviela AdBlue

Zīdītāju metabolisma galaprodukts, urīnviela, ir zināms kopš XNUMX. gadsimta. Ogļskābes diomīds tiek sintezēts no neorganiskiem savienojumiem un tiek plaši izmantots lauksaimniecībā. Automobiļu rūpniecībā Adblue tehniskā šķidruma šķīdums kā aktīvā viela toksisko izplūdes gāzu attīrīšanai no slāpekļa oksīdiem.

Adblue sastāv no 40% urīnvielas un 60% destilēta ūdens. Sastāvs tiek ievadīts SCR sistēmā pie sprauslas, caur kuru izplūst izplūdes gāzes. Notiek sadalīšanās reakcija, kurā slāpekļa oksīds sadalās nekaitīgās slāpekļa un ūdens molekulās.

Tehniskais urīnviela dīzeļdegvielai - Adblue nav nekāda sakara ar urīnvielas urīnvielu, ko izmanto agrorūpniecības sektorā un farmakoloģijā.

Edblue dīzeļdzinējā

Šķidrās izplūdes gāzu pēcapstrādes sistēma jeb SCR pārveidotājs ir slēgta sistēma, caur kuru plūst dīzeļdegvielas izplūdes gāze bez sodrējiem. Adblue šķidrumu ielej autonomā tvertnē un ievada izplūdes caurulē izmērītā devā pirms ievadīšanas pārveidotājā.

Sajauktā gāze nonāk SCR neitralizācijas blokā, kur notiek ķīmiska reakcija, lai sadalītu slāpekļa oksīdu uz urīnvielas sastāvā esošā amonjaka rēķina. Kombinācijā ar slāpekļa oksīdu amonjaka molekulas to sadala komponentos, kas ir nekaitīgi cilvēkiem un videi.

Pēc pilnīga attīrīšanas cikla atmosfērā tiek izvadīts minimālais piesārņojošo vielu daudzums, emisijas parametrs atbilst Euro-5 un Euro-6 protokoliem.

Dīzeļdegvielas izplūdes gāzu attīrīšanas sistēmas darbības princips

Pilnīga dīzeļdzinēja pēcapstrādes sistēma sastāv no katalītiskā neitralizatora, makrodaļiņu filtra un SCR sistēmas. Tīrīšanas darbības princips pa posmiem:

1. Izplūdes gāzes nonāk katalītiskajā neitralizatorā un daļiņu filtrā. Sodrēji tiek filtrēti, degvielas daļiņas tiek sadedzinātas un oglekļa monoksīds un ogļūdeņraži tiek noņemti.
2. Inžektoru izmanto, lai iesmidzinātu noteiktu AdBlue daudzumu savienojumā starp dīzeļdegvielas daļiņu filtru un SCR katalītisko neitralizatoru. Urīnvielas molekulas sadalās amonjakā un izocianskābē.
3. Amonjaks savienojas ar slāpekļa oksīdu, viskaitīgāko izmantotās dīzeļdegvielas sastāvdaļu. Molekulas tiek sadalītas, kā rezultātā veidojas ūdens un slāpeklis. Atmosfērā nonāk nekaitīgas izplūdes gāzes.

Dīzeļdegvielas urīnvielas sastāvs

Neskatoties uz šķietamo dīzeļdzinēja šķidruma vienkāršību, nav iespējams patstāvīgi pagatavot urīnvielu, izmantojot organisko mēslojumu. Urīnvielas molekulas (NH2) 2CO formula ir fiziski balts kristāls bez smaržas, šķīst ūdenī un polāros šķīdinātājos (šķidrajā amonjakā, metanolā, hloroformā utt.).

Eiropas tirgum šķidrums tiek ražots VDA (Vācijas Automobiļu rūpniecības asociācijas) kontrolē, kas izsniedz licences ražošanas uzņēmumiem, no kuriem daži piegādā šķidrumu vietējam tirgum.

Krievijā viltojumi ar AdBlue zīmolu ir vairāk nekā 50%. Tātad, pērkot urīnvielu Krievijā ražotam dīzeļdzinējam, jums jāvadās pēc marķējuma “ISO 22241-2-2009 atbilstība”.

Plusi un mīnusi

Karbamīda izmantošanas priekšrocības ir acīmredzamas - tikai ar šo reaģentu SCR dīzeļdzinēja izplūdes gāzu attīrīšanas sistēma var pilnībā darboties un atbilst Euro 6 standarta prasībām.

Papildus vides aizsardzībai urīnvielas attīrīšanas priekšrocības ietver arī šādus punktus:

• tā patēriņš automašīnām ir tikai 100 g uz 1000 km;
• SCR sistēma ir integrēta mūsdienu dīzeļdzinējos;
• dažās valstīs nodoklis par transportlīdzekļa lietošanu tiek samazināts, ja ir uzstādīta urīnvielas tīrīšanas sistēma, un nedraud soda nauda.

Diemžēl sistēmai ir arī trūkumi:

• urīnvielas sasalšanas temperatūra ir aptuveni -11 °C;
• nepieciešamība regulāri uzpildīt degvielu;
• palielinās automašīnas izmaksas;
• liels daudzums viltota Adblue šķidruma;
• paaugstinātas prasības degvielas kvalitātei;
• dārgs sistēmas komponentu remonts.

Integrētā urīnvielas tīrīšanas sistēma, kas iebūvēta transportlīdzekļos ar dīzeļdegvielu, joprojām ir vienīgais veids, kā samazināt toksiskās emisijas. Darbības grūtības, kravas automašīnu reaģentu augstās izmaksas, sliktas kvalitātes šķidrums un dīzeļdegviela nozīmē, ka daudzi autovadītāji izvēlas atspējot sistēmu un instalēt emulatorus.

Tomēr ir svarīgi saprast, ka urīnviela joprojām ir vienīgā dīzeļdegviela, kas novērš slāpekļa oksīda izdalīšanos vidē, kas var izraisīt vēzi.