Система SCR

Для работы системы SCR необходима жидкость adblue, которая представляет собой водный раствор аммиака и впрыскивается специальной форсункой в выхлопную систему.

Преимущества использования мочевины AdBlue
• Сокращение количества  оксида азота до 95%
• Упрощение системы управления и контроля за выхлопными газами
• Повышение эффективности работы дизельного двигателя (приблизительно на  3%)
Преимущества новых технологий AdBlue
Модульная конструкция с отдельными компонентами – блок управления, модуля дозирования и опциональный блок управления впрыска(DCU) - для гибкой адаптации к различным вариантам установки на автомобили.
    Контроль дозирования мочевины при помощи замкнутого контура на основе полученной информации от двух датчиков NОx
    Объединение двух систем Bosch в одной системе DCU: Denoxtronic 2.2 и Departronic (система для регенерации сажевых фильтров)
    Реализация возможности впрыска небольшого количества мочевины AdBlue и минимальные допустимые допуски
    Постоянный состав AdBlue / DEF
    Работа при напряжении 12 или 24 В
    Блок управления нагревается либо электрическим подогревом, либо охлаждающей жидкостью двигателя
    Охлаждение дозирующего модуля при помощи охлаждающей жидкости двигателя вместо охлаждения мочевиной AdBlue / DEF

В модуле питания Denoxtronic имеется встроенный насос, который подает мочевину AdBlue / DEF (32,5-процентный раствор мочевины в воде) из бака в дозирующий модуль. Дозирующий модуль впрыскивает мочевину AdBlue / DEF непосредственно в поток выхлопных газов на входе в каталитический катализатор SCR (избирательная каталитическая нейтрализация). Затем мочевина при помощи процесса  гидролиза преобразуется в аммиак, необходимый для дальнейшей реакции. На втором этапе, внутри каталитического нейтрализатора SCR, аммиак уменьшает количество выхлопных газов оксидов азота, превращая их в безвредные азот и воду. Электронное управление может быть интегрировано как в блок управления двигателем (ECU) так и в  дозатор управления (DCU). Блок управления чрезвычайно точно измеряет количество мочевины AdBlue / DEF которое впрыскивается в соответствии с параметрами работы двигателя. Таким образом можно уменьшить выбросов  NOx в окружающую среду на 95%
При работе системы NAC образуется определенное количество газообразного аммиака. Поэтому возникли мысли объединить системы SCR и NAC и получить принципиально новую систему, для работы которой (для эффективного снижения NOx) не требуется впрыск мочевины AdBlue. Недавно разработанные компоненты  NAC и SCR, показали, что очень высокое сокращение количества  NOx может быть достигнуто при совместном использовании этих двух систем. Значительное уменьшение NOx при использовании комбинированной системы было достигнуто без какой-либо оптимизации системы управления двигателем, так что вполне возможно, что производительность комбинированной системы NAC + SCR может быть расширена. Системы NAC и SCR имеют свои преимущества в зависимости от условий эксплуатации. NAC системы могут использоваться для снижения выбросов NOx на стандартных дизельных автомобилях и нуждаются в комплексном изменении  стратегии управления двигателем и наличия катализаторов с металлами платиновой группы, которые могут значительно увеличить стоимость автомобиля. Система SCR помогает значительно сократить выбросы NOx в более широком интервале рабочих температур, но требуют применение мочевины AdBlue.
Сочетание этих двух технологий приводит к появлению различных требований по сравнению с  тем, когда они работают по отдельности. Например, образование NH3  в NAC может быть желательно в комбинированной системе, хотя это не является желательным при самостоятельном использовании NAC катализатора. В системе SCR катализатор SCR – это единственная система, высокая содержание NH3 потенциально может усложнить процесс впрыска мочевины, но при сочетании двух систем может значительно повысить общую эффективность комбинированной системы.
Экспериментальные данные о свойствах новый улучшенной системы SCR + NAC
В NAC катализаторе, NH3 производится либо при регенерации NOx или при условиях десульфатации и  рассматривается как вторичное (нежелательное) вещество. Чтобы свести к минимуму образование NH3 катализатор изготавливают большого объема. Однако, при применении в комбинированной системе NAC катализатор делают небольшого объема для получения большего количества NH3 и последующего использования в системе SCR.
Два катализатора с тем же программами нагрузки, но с разными объемами были протестированы, чтобы сравнить количество образования NH3 в зависимости от температуры. Рисунок 2 показывает, что при более низких температурах, катализатор большего объема производит большее количество NH3, в то время как при использовании катализатора меньшего объема большее количество NH3  производится при температуре выше 350 ˚ C. Основываясь на этих данных был разработан новый (Low OSC II) катализатор, содержащий 80g/ft3 Pt, 20g/ft3 Pd and 20g/ft3 Rh. Также был разработан, катализатор меньшего объема, но с добавлением палладия, который  способствовал сокращению выбросов NOx . Как показано на Рисунке 2, низкая температура формирования NH3 была похожа на катализатор большого объема, и значительно лучше, чем катализатор малого размера и его применение при высоких температурах.

Хорошая возможность получения NH3 и хорошая активность SCR катализатора при низкой температуре являются двумя главными возможностями для катализатора SCR в комбинированной системы NAC + SCR. Типы катализаторов, которые ранее обсуждалось в GEM в ноябре 2010 года имели, как правило, большую производительность и лучшую активность при низкой температуре при добавлении в катализатор  цеолита меди (Cu / Z), что позволяет предположить, что катализаторы такого типа  могли бы быть наиболее подходящими в данной ситуации.
Основным ограничением, которое не позволяло массово использовать их в комбинированных системах, является то, что они не долговечны после воздействия бедных / богатых топливных смесей при высоких температурах. Чтобы преодолеть это, была разработана новая технология, которая дает отличную устойчивость к новому Cu / Z II катализатору после гидротермального старения, как показано на рисунке ниже:

Оценка комбинированных систем

Две комбинированные системы  NAC + SCR были оценены на лабораторных условиях с помощью недавно разработанных технологий. Катализатор SCR была помещен после NAC катализатора, а в другом опыте использовался только SCR катализатор. В третьем опыте была оценена эффективность отдельного NAC катализатора. Рисунок 4 показывает значительно улучшенный приблизительно на  20% эффективность NAC + SCR катализатора с добавкой Cu/Z II при 200 ˚ C в результате улучшенной прочностью и более низкой активности температуры.

Следующим шагом была оценка эффективности выбранных компонентов на транспортном средстве Mercedes E320 3.0L 2007 года выпуска оснащенного системой  Bluetec. NAC катализатор был изготовлен  на основе технологии Low OSC II, но с относительно меньшим количеством металлов группы PGM (Pt: Pd: Rh = 10:08:03 при массе 84g/ft3). Это было выбрано, чтобы продемонстрировать потенциал для снижения издержек и продемонстрировать высокую степень преобразования NOx  с помощью Cu/Z II SCR катализатора.
Уменьшение количества NOx  в NAC составляет 76%, при этом 73% от оставшихся 24% преобразуются в катализаторе SCR. Это соответствует общему сокращению выбросов NOx на 93% по сравнению с предыдущим поколением системы. На рисунке 5 показано, что количество образующегося NH3 в NAC катализаторе достаточно для эффективной работы нового катализатора SCR.

Недавно разработанные компоненты  NAC и SCR, показали, что очень высокое сокращение количества  NOx может быть достигнуто при совместном использовании этих двух систем. Значительное уменьшение NOx при использовании комбинированной системы было достигнуто без какой-либо оптимизации системы управления двигателем, так что вполне возможно, что производительность комбинированной системы NAC + SCR может быть расширена.

Категория: