Система виборчої каталітичної нейтралізації SCR

З кожним роком вимоги до токсичності відпрацьованих газів у дизельних двигунах стають дедалі жорсткішими. І виробники автомобілів не стоять дома. Розробки зниження шкідливих викидів ведуться постійно. Основними напрямками в цій галузі є процес оптимізації згоряння палива та процес нейтралізації відпрацьованих газів.

У цій статті розглянемо одну із систем нейтралізації відпрацьованих газів під назвою SCR.

Скорочення SCR означає Selective Catalytic Reduction (виборче каталітичне відновлення). У цій технології хімічна реакція відновлення (нейтралізації) відбувається вибірково. Це означає, що у складі газів, що відпрацювали, цілеспрямовано знижується тільки вміст оксидів азоту (NOx).

Оксиди азоту (NOx), що містяться в відпрацьованих газах, в каталізаторі відновлення перетворюються на азот (N₂) і воду (H₂O). Для цього в потік газів, що відпрацювали, перед каталізатором впорскується відновник (сечовина).

Схематично це можна зобразити так:

Принцип дії системи нейтралізації SCR

При нагріванні приблизно до 200°C каталізатор відновлення досягає робочої температури. Блок керування двигуна отримує дані про температуру ОГ.

Розчин сечовини AdBlue® забирається насосом із бака сечовини та під тиском приблизно 5 бар прокачується через обігрівається трубопровід сечовини до форсунки сечовини.

Форсунка сечовини керується блоком керування двигуна та впорскує її у дозованій кількості трубопровід системи випуску ОГ. Впорана сечовина підхоплюється потоком ОГ і рівномірно розподіляється мікшером у газах, що відпрацювали. На ділянці до відновного каталізатора, так званій гідролізній ділянці, сечовина розпадається на аміак (NH₃) та вуглекислий газ (CO₂).

У відновному каталізаторі аміак (NH₃) вступає в реакцію з оксидами азоту (NOx), утворюючи азот (N₂) і воду (H_{2< /sub>O).}

Для того щоб блок керування двигуна дав команду на упорскування сечовини, повинні бути виконані наступні умови:

• Відновлювальний каталізатор досяг робочої температури приблизно 200°C.
• При низькій температурі навколишнього середовища забезпечено достатню кількість рідкої сечовини для впорскування.

При наступних умовах упорскування сечовини блоком керування двигуна переривається:

• При малому об'ємному потоці ОГ, наприклад, на холостому ході
• Коли температура ОГ знижується занадто сильно і робоча температура відновлювального каталізатора не досягається.

Давайте розберемося з хімією процесу:

Гідролізна ділянка

Гідролізна ділянка знаходиться між форсункою сечовини та відновлювальним каталізатором. Там із відновника (водного розчину сечовини) утворюється необхідний відновлення оксидів азоту аміак (NH₃). Це відбувається внаслідок реакції термолізу та гідролізу впорскованої сечовини.

Термоліз - хімічна реакція, при якій в результаті нагрівання вихідна речовина розпадається на декілька речовин.

Гідроліз - розпад хімічної сполуки внаслідок реакції з водою.

Коли сечовина впорскується в потік гарячих ОГ, спочатку вода випаровується.

При термолізі відновник (водний розчин сечовини) розпадається на аміак та ізоціанову кислоту.

CO(NH₂)₂→ NH₃ + HNCO

сечовина → аміак + ізоціанова кислота

За цим слідує реакція гідролізу, при якій ізоціанова кислота реагує з водою, що міститься в ОГ. При цьому виникає ще одна молекула аміаку та вуглекислий газ.

HNCO + H₂O → NH₃ + CO₂

ізоціанова кислота + вода → аміак + вуглекислий газ

Ретельне змішування та рівномірний розподіл сечовини та відпрацьованих газів дуже важливий! До входу в каталізатор SCR сечовина має повністю випаруватися. Чим вищий рівноважний розподіл, тим вищий коефіцієнт корисної дії відновлювального каталізатора.

Відновлювальний каталізатор

Принцип відновлення оксидів азоту

У відновлювальному каталізаторі відбувається відновлення оксидів азоту. Це означає, що в процесі відновлення оксид азоту (NO_x) віддає молекули кисню або, іншими словами, оксид азоту забираються молекули кисню. У відновлювальному каталізаторі оксиди азоту (NO + NO₂) вступають у реакцію з аміаком (NH₃) з утворенням азоту (N₂) та води (H₂O).

Важливе для процесу відновлення співвідношення оксидів NO і NO₂ у відпрацьованих газах утворюється в окисному каталізаторі. Покриття окисного каталізатора адаптовано до системи нейтралізації SCR.

NO + NO₂ + 2NH₃ → 2N₂ + 3H₂O

моноксид азоту + діоксид азоту + аміак → азот + вода

Після процесу відновлення у відпрацьованих газах містяться такі речовини:

От, власне, і є принцип роботи системи SCR. Варто зазначити, що не всі олії сумісні з сучасними системами очищення ОГ, так що перед придбанням олії потрібно обов'язково перевірити, чи підходить даний продукт Вашому двигуну. Це можна зробити або на нашій сторінці ПІДБІР ОЛІЇ, або ПРОКОНСУЛЬТУВАТИСЯ зі співробітниками нашої компанії.