Система избирательной каталитической нейтрализации SCR.

С каждым годом требования к токсичности отработанных газов в дизельных двигателях становятся все жестче. И производители автомобилей не стоят на месте. Разработки по снижению вредных выбросов ведутся постоянно. Основными направлениями в данной области являются процесс оптимизации сгорания топлива и процесс нейтрализации отработанных газов.

нормы токсичности ОГ

В этой статье рассмотрим одну из систем нейтрализации отработанных газов под название SCR.

Сокращение SCR означает Selective Catalytic Reduction (избирательное каталитическое восстановление). В данной технологии химическая реакция восстановления (нейтрализации) происходит избирательно. Это означает, что в составе отработавших газов целенаправленно снижается только содержание оксидов азота (NOx).

Содержащиеся в отработавших газах оксиды азота (NOx) в катализаторе восстановления превращаются в азот (N2) и воду (H2O). Для этого в поток отработавших газов перед катализатором впрыскивается восстановитель (мочевина).

Система выпуска ОГ с системой нейтрализации SCR

Схематически это можно изобразить следующим образом:

Система выпуска ОГ с системой нейтрализации SCR
Принцип действия системы нейтрализации SCR

При нагреве примерно до 200°C катализатор восстановления достигает рабочей температуры. Блок управления двигателя получает данные о температуре ОГ.

Раствор мочевины AdBlue® забирается насосом из бака мочевины и под давлением примерно 5 бар прокачивается через обогреваемый трубопровод мочевины к форсунке мочевины.

Форсунка мочевины управляется блоком управления двигателя и впрыскивает её в дозируемом количестве в трубопровод системы выпуска ОГ. Впрыснутая мочевина подхватывается потоком ОГ и равномерно распределяется микшером в отработавших газах. На участке к восстановительному катализатору, так называемом гидролизном участке, мочевина распадается на аммиак (NH3) и углекислый газ (CO2).

В восстановительном катализаторе аммиак (NH3) вступает в реакцию с оксидами азота (NOx), образуя азот (N2) и воду (H2O).

Принцип действия системы нейтрализации SCR

Для того чтобы блок управления двигателя дал команду на впрыск мочевины, должны быть выполнены следующие условия:

  • Восстановительный катализатор достиг рабочей температуры примерно 200°C.
  • При низкой температуре окружающей среды обеспечено достаточное количество жидкой мочевины для впрыска.

При следующих условиях впрыск мочевины блоком управления двигателя прерывается:

  • При малом объёмном потоке ОГ, например на холостом ходу
  • Когда температура ОГ снижается слишком сильно и рабочая температура восстановительного катализатора не достигается.

Давайте разберемся с химией процесса:

Гидролизный участок

Гидролизный участок находится между форсункой мочевины и восстановительным катализатором. Там из восстановителя (водного раствора мочевины) образуется необходимый для восстановления оксидов азота аммиак (NH3). Это происходит в результате реакции термолиза и гидролиза впрыснутой мочевины.

Термолиз - химическая реакция, при которой в результате нагревания исходное вещество распадается на несколько веществ.

Гидролиз - распад химического соединения в результате реакции с водой.

Когда мочевина впрыскивается в поток горячих ОГ, вначале испаряется вода.

При термолизе восстановитель (водный раствор мочевины) распадается на аммиак и изоциановую кислоту.

CO(NH2)2→ NH3 + HNCO

мочевина → аммиак + изоциановая кислота

За этим следует реакция гидролиза, при которой изоциановая кислота реагирует с содержащейся в ОГ водой. При этом возникает ещё одна молекула аммиака и углекислый газ.

HNCO + H2O → NH3 + CO2

изоциановая кислота + вода → аммиак + углекислый газ

Гидролизный участок

Тщательное смешивание и равномерное распределение мочевины и отработавших газов очень важно! До входа в катализатор SCR мочевина должна полностью испариться. Чем выше равновесное распределение, тем выше коэффициент полезного действия восстановительного катализатора.

Восстановительный катализатор

Принцип восстановления оксидов азота

В восстановительном катализаторе происходит восстановление оксидов азота. Это означает, что в процессе восстановления оксид азота (NOx) отдаёт молекулы кислорода или, другими словами, у оксида азота забираются молекулы кислорода. В восстановительном катализаторе оксиды азота (NO + NO2) вступают в реакцию с аммиаком (NH3) с образованием азота (N2) и воды (H2O).

Важное для процесса восстановления соотношение оксидов NO и NO2 в отработавших газах образуется в окислительном катализаторе. Покрытие окислительного катализатора адаптировано под систему нейтрализации SCR.

NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O

моноксид азота + диоксид азота + аммиак → азот + вода

Гидролизный участок

После процесса восстановления в отработавших газах содержатся следующие вещества:

Гидролизный участок

Вот собственно и есть принцип работы системы SCR. Стоит отметить, что не все масла совместимы с современными системами очистки ОГ, так что перед приобретением масла нужно обязательно проверить подходит ли данный продукт Вашему двигателю. Это можно сделать либо на нашей страничке ПОДБОР МАСЛА, либо ПРОКОНСУЛЬТИРОВАТЬСЯ с сотрудниками нашей компании.