Penggunaan urea dalam enjin diesel

Peraturan alam sekitar moden meletakkan had yang ketat pada nilai pelepasan bahan pencemar dalam gas ekzos enjin diesel. Ini memaksa jurutera mencari penyelesaian baharu untuk memenuhi piawaian. Salah satu daripadanya ialah penggunaan urea untuk bahan api diesel dalam sistem rawatan selepas ekzos SCR (Selective Catalytic Reduction). Enjin Daimler yang menggunakan teknologi ini dipanggil Bluetec.

Apakah sistem SCR

Protokol alam sekitar Euro 6 telah berkuat kuasa di 28 negara EU sejak 2015. Di bawah piawaian baharu, pengeluar kereta diesel mempunyai syarat yang ketat kerana enjin diesel menyebabkan kerosakan besar kepada alam sekitar dan kesihatan manusia, memancarkan jelaga dan nitrogen oksida ke atmosfera.

Walaupun penggunaan penukar pemangkin tiga hala adalah mencukupi untuk membersihkan gas ekzos enjin petrol, peranti yang lebih canggih untuk meneutralkan sebatian toksik dalam gas ekzos diperlukan untuk enjin diesel. Kecekapan pembersihan CO (karbon monoksida), CH (hidrokarbon) dan zarah jelaga daripada gas ekzos enjin diesel meningkat pada suhu pembakaran yang tinggi, manakala NOx, sebaliknya, berkurangan. Penyelesaian kepada masalah ini ialah pengenalan pemangkin SCR ke dalam sistem ekzos, yang menggunakan urea diesel sebagai asas untuk penguraian sebatian toksik nitrogen oksida (NOx).

Untuk mengurangkan pelepasan berbahaya, jurutera telah membangunkan sistem pembersihan diesel khas - Bluetec. Kompleks ini terdiri daripada tiga sistem lengkap, setiap satunya menapis sebatian toksik dan memecahkan sebatian kimia berbahaya:

• Mangkin - meneutralkan CO dan CH.
• Penapis zarah - memerangkap zarah jelaga.
• SCR catalytic converter - Mengurangkan pelepasan NOx dengan urea.

Sistem pembersihan pertama digunakan pada trak dan kereta Mercedes-Benz. Hari ini, banyak pengeluar menukar kenderaan mereka kepada sistem pembersihan baharu dan menggunakan urea dalam enjin diesel untuk memenuhi keperluan kawalan alam sekitar yang ketat.

Urea teknikal AdBlue

Hasil akhir metabolisme mamalia, urea, telah diketahui sejak abad ke-XNUMX. Diomida asid karbonik disintesis daripada sebatian tak organik dan digunakan secara meluas dalam pertanian. Dalam industri automotif, penyelesaian cecair teknikal Adblue sebagai agen aktif dalam penulenan gas ekzos toksik daripada nitrogen oksida.

Adblue ialah 40% urea dan 60% air suling. Komposisi disuntik ke dalam sistem SCR pada muncung yang melaluinya gas ekzos. Tindak balas penguraian berlaku, di mana nitrik oksida terurai kepada molekul nitrogen dan air yang tidak berbahaya.

Urea teknikal untuk diesel - Adblue tidak ada kaitan dengan urea urea, yang digunakan dalam sektor agro-industri dan dalam farmakologi.

Edblue dalam enjin diesel

Sistem rawatan selepas ekzos cecair, atau penukar SCR, ialah sistem tertutup yang melaluinya ekzos diesel bebas jelaga mengalir. Cecair Adblue dituangkan ke dalam tangki serba lengkap dan disuntik ke dalam paip ekzos dalam dos yang diukur sebelum memasuki penukar.

Gas campuran memasuki unit peneutralan SCR, di mana tindak balas kimia berlaku untuk mengurai nitrik oksida dengan mengorbankan ammonia dalam urea. Dalam kombinasi dengan nitrik oksida, molekul ammonia memecahkannya kepada komponen yang tidak berbahaya kepada manusia dan alam sekitar.

Selepas kitaran pembersihan lengkap, jumlah minimum bahan pencemar dipancarkan ke atmosfera, parameter pelepasan mematuhi protokol Euro-5 dan Euro-6.

Prinsip operasi sistem pembersihan ekzos diesel

Sistem rawatan selepas enjin diesel yang lengkap terdiri daripada penukar pemangkin, penapis zarah dan sistem SCR. Prinsip operasi pembersihan secara berperingkat:

1. Gas ekzos memasuki penukar pemangkin dan penapis zarah. Jelaga ditapis, zarah bahan api dibakar, dan karbon monoksida dan hidrokarbon dikeluarkan.
2. Penyuntik digunakan untuk menyuntik sejumlah AdBlue ke dalam sambungan antara penapis zarah diesel dan penukar pemangkin SCR. Molekul urea terurai kepada ammonia dan asid isosianik.
3. Ammonia bergabung dengan nitrogen oksida, komponen bahan api diesel terpakai yang paling berbahaya. Molekul berpecah, yang membawa kepada pembentukan air dan nitrogen. Gas ekzos yang tidak berbahaya dilepaskan ke atmosfera.

Komposisi urea untuk diesel

Walaupun kesederhanaan jelas cecair enjin diesel, adalah mustahil untuk menyediakan urea sendiri menggunakan baja organik. Formula molekul urea (NH2) 2CO, secara fizikal adalah kristal putih tidak berbau, larut dalam air dan pelarut polar (ammonia cecair, metanol, kloroform, dll.).

Untuk pasaran Eropah, cecair dihasilkan di bawah kawalan VDA (Persatuan Industri Automobil Jerman), yang mengeluarkan lesen kepada syarikat pembuatan, beberapa daripadanya membekalkan cecair untuk pasaran domestik.

Di Rusia, pemalsuan di bawah jenama AdBlue adalah lebih daripada 50%. Oleh itu, apabila membeli urea untuk enjin diesel buatan Rusia, anda mesti dipandu oleh tanda "Pematuhan ISO 22241-2-2009".

Kebaikan dan keburukan

Kelebihan menggunakan urea adalah jelas - hanya dengan reagen ini sistem rawatan gas ekzos enjin diesel SCR dapat berfungsi sepenuhnya dan memenuhi keperluan Piawaian Euro 6.

Di samping melindungi alam sekitar, faedah penulenan urea termasuk perkara berikut:

• penggunaannya untuk kereta hanya 100 g setiap 1000 km;
• sistem SCR disepadukan ke dalam kenderaan diesel moden;
• di sesetengah negara cukai ke atas penggunaan kenderaan dikurangkan jika sistem pembersihan urea dipasang, dan tiada risiko denda.

Malangnya, sistem ini juga mempunyai kelemahan:

• takat beku urea adalah kira-kira -11 °C;
• keperluan untuk mengisi minyak secara berkala;
• kos kereta meningkat;
• sejumlah besar cecair Adblue palsu;
• peningkatan keperluan untuk kualiti bahan api;
• pembaikan yang mahal pada komponen sistem.

Sistem penyental urea bersepadu yang dibina ke dalam kenderaan diesel kekal sebagai satu-satunya cara untuk mengurangkan pelepasan toksik. Kesukaran dalam operasi, kos reagen trak yang tinggi, cecair berkualiti rendah dan bahan api diesel bermakna ramai pemandu memilih untuk melumpuhkan sistem dan memasang emulator.

Walau bagaimanapun, adalah penting untuk memahami bahawa urea kekal sebagai satu-satunya bahan kimia diesel yang menghalang pembebasan nitrik oksida ke alam sekitar, yang boleh menyebabkan kanser.