Mercedes-Benz BlueTec süsteem: kuidas see puhastab diiselmootori heitgaase

Autotootjad on juba pikka aega püüdnud valmistada puhtamaid ja keskkonnasõbralikumaid sõidukeid — katsetades päikesepaneele, elektri- ja hübriidajameid ning vesiniktehnoloogiaid. Mõned neist arendustest jõudsid seeriatoodangusse; teised ei jõudnud kunagi prototüübi staadiumist kaugemale. Üks tehnoloogia, mis jõudis tootmisliinile ja tegi tegeliku vahe, on Mercedes-Benz BlueTec. Kuigi see ei ole revolutsiooniline hüpe, on BlueTec väga tõhus heitgaaside puhastussüsteem diiselmootoritele, mis on aidanud diiselautodel täita mõningaid maailma karmimaid heitmenorme.

Miks vajavad diiselmootoriid spetsiaalset heitgaaside puhastussüsteemi

Enamik kaasaegseid bensiinimootoritega autosid kasutab kolmekäigulist katalüsaatorit — suhteliselt lihtsat, taskukohast ja vastupidavat lahendust. Sees neutraliseerivad plaatina ja pallaadium CO (süsinikmonooksiidi) ja CH (süsivesinikke), samas kui ródium tegeleb NOx-ga (lämmastikoksiididega). Oksüdatsiooni ja redutseerimise kaudu muutuvad need toksilised komponendid süsinikdioksiidiks (CO₂), lämmastikuks (N₂) ja veeauruks.

Diiselmootoritega on tegemist põhimõtteliselt erineva väljakutsega. Nende põlemisprotsess toodab mitte ainult CO-d, CH-d ja NOx-i, vaid ka märkimisväärseid koguseid tahmaosakseid — peeneid süsinikuosakesi, mis soodustavad vähirakkude kasvu. Diiselmootori heitgaase on eriti keeruline puhastada ühe põhikompromissi tõttu:

• Tahma vähendamine → NOx-i tase tõuseb järsult
• NOx-i vähendamine → tahma tase suureneb
• See tasakaal muutub sõltuvalt mootori töörežiimist, mitte ainult kütusesegust

See tähendab, et diiselmootorite heitmetega tegelemine nõuab mitmeastmelist puhastussüsteemi — midagi palju keerulisemat kui üksik kolmekäiguline katalüsaator.

Varajased katsed diiselmootorite heitgaaside töötlemisel

Mitmed suuremad tootjad — sealhulgas Toyota, Citroën ja Mitsubishi — katsetasid integreeritud diiselmootorite heitgaaside puhastussüsteemidega. Mõned neist lahendustest olid tehniliselt muljetavaldavad, kuid enamikul esines üks ja sama probleem:

• Liigne suurus ja kaal
• Kõrged tootmiskulud
• Keerukus, mis on võrreldav tööstuslike naftarafineerimisseadmetega
• Küsitav elujõulisus massiturule mõeldud sõiduautode jaoks

Insenerid suutsid tahmaprobleemi suhteliselt kiiresti ja odavalt lahendada — diiselmootorite tahmafiltreid (DPF) kasutades, mis on nüüd enamiku kaasaegsete diiselmootoritega sõidukite standardvarustus. Koos tavaliste oksüdatsioonikatalüsaatoritega CO ja CH käsitlemiseks lahendas see kolmest peamisest saastajast kaks. Kuid NOx jäi kangekaelseks probleemiks, eriti suurel koormusel sõitmise tingimustes, kus tasemed võivad kaugelt ületada Euro-4 või Euro-6 piirnorme.

Mis on Mercedes-Benz BlueTec?

BlueTec on Mercedes-Benzi patenteeritud diiselmootorite heitgaaside järeltöötlustehnoloogia. See on loodud selleks, et viia diiselmootoriid — sealhulgas need, mis on algselt ehitatud vastavalt Euro-3 standarditele — täielikku vastavusse Euro-5 ja isegi Euro-6 lämmastikoksiidide piirväärtustega, tehes mootoris minimaalseid muudatusi. See on märkimisväärne inseneriteaduse saavutus.

Mida paljud inimesed ei mõista, on see, et BlueTec ei ole üksainus süsteem — see hõlmab kolme erinevat alatüüpi, millest igaüks on mõeldud eri tüüpi sõidukile või turule. Kõiki kolme kasutati Mercedes-Benzi ja Chrysleri sõidukitel.

BlueTec 1. tüüp: uureastuse süstimine veoautode ja busside jaoks

DaimlerChrysler tutvustas uureal põhinevat BlueTec tehnoloogiat esmakordselt 2002. aastal, sõites prototüüpsõidukitega Euroopa ja Ameerika teedel mitu kuud reaalse maailma testimiseks. 2005. aasta alguseks olid seeriatoodangu diisel-veoautod selle süsteemiga varustatud. Järgnesid bussid ja lõpuks läks tehnoloogia üle ka sõiduautodele, nagu Mercedes-Benz GL maastur ja Mercedes E 320 CDI BlueTec.

See BlueTec versioon toimib järgmise protsessi kaudu:

1. AdBlue süstimine — vedelreagent nimega AdBlue (uurea vesilahus — vesi pluss ammoniaak) süstitakse otse heitgaaside voolu
2. SCR katalüsaatori reaktsioon — Heitgaaside ja AdBlue segu siseneb selektiivse katalüütilise redutseerimise (SCR) katalüsaatorisse, kus ammoniaak reageerib lämmastikoksiididega umbes 250–300°C juures
3. Kahjutud kõrvalsaadused — NOx lagundatakse kahjutuks lämmastikuks (N₂) ja veeauruks; ülejäänud kahjulikud komponendid oksüdeeritakse samuti

BlueTec 2. tüüp: täiustatud mitmeastmeline süsteem Vision GL 320 jaoks

Vision GL 320 BlueTec maasturile paigaldatud versioon on keerukam, lisades enne SCR etappi eelfiltreerimise. Selle puhastusprotsess toimib nelja etapina:

1. Oksüdatsioonikatalüsaator + tahmafilter — Heitgaasid läbivad kombineeritud seadme vahetult pärast heitgaaside kollektorit; plaatina ja pallaadium neutraliseerivad CO ja CH, samas filter püüab kinni ja oksüdeerib tahmaosakseid
2. Segamiskamber — Osaliselt puhastatud heitgaasid segatakse AdBlue reagendiga
3. SCR katalüsaator — NOx redutseeritakse lämmastikuks ja veeks, nagu veoauto versioonis
4. Puhas heitgaas vabaneb — Alles pärast seda mitmeastmelist protsessi väljuvad gaasid väljalasketorust

AdBlue tarbimine ja hooldus

Üks BlueTec uureasüsteemi praktilisi eeliseid on üllatavalt madal AdBlue tarbimine. Sõiduautode puhul on AdBlue tarbimine ligikaudu 0,1 liitrit 100 km kohta, mis tähendab, et standardne 20-liitrne paak tagab läbisõidu üle 20 000 km — piisavalt, et tankida igal plaanipärasel hooldusintervalil. Veoautod tarbivad proportsionaalselt rohkem, kuid põhimõte on sama.

AdBlue-põhise BlueTec süsteemi piirangud

Hoolimata oma tõhususest on BlueTec uureasüstimise versioonil mitmeid märkimisväärseid puudusi:

• Kütusekvaliteedi tundlikkus — Süsteem nõuab eriti madala väävlisisaldusega diislikütust ja töötab halvemini madalama kvaliteediga kütusega
• Lisandunud hoolduskeerukus — AdBlue reservuaari täitmine ja haldamine lisab veel ühe hooldustoimingu
• Külmumistemperatuur — AdBlue lahus külmub −11,5°C juures, muutes süsteemi külmas kliimas ebapraktiliseks

Neil põhjustel sobivad AdBlue-põhised BlueTec süsteemid kõige paremini soojema kliimaga piirkondadesse, kus temperatuur püsib üle −5 kuni −8°C — näiteks Lõuna-Euroopa riikidesse ja USA osariikidesse nagu California, kus heitmenormid on maailma rangeimate hulgas.

BlueTec 3. tüüp: uureavaba lahendus külmade kliimade jaoks

Külmumisprobleemi lahendamiseks töötasid Mercedese insenerid välja BlueTeci kolmanda variandi, mis kõrvaldab täielikult vajaduse AdBlue järele. Seda versiooni kasutatakse Mercedes E320 CDI BlueTec sedaani ja universaali mudelitel, mida müüakse ainult Ameerika Ühendriikides.

Vedelreagendi süstimise asemel põhineb see süsteem elektrooniliselt kohandatud kütuseinjektsioonil kõigis töörežiimides koos neljastaadiümilise heitgaaside puhastusprotsessiga:

1. Plaatina oksüdatsioonikatalüsaator — tegeleb CO ja süsivesinike heitmetega
2. Diiselmootorite tahmafilter — püüab kinni ja põletab tahma
3. SCR katalüsaator nr 1 — alustab NOx redutseerimist
4. SCR katalüsaator nr 2 — lõpetab NOx redutseerimise California heitmenormide täitmiseks (ligikaudu samaväärne Euro-5-ga)

BlueTeci ja diiselmootorite heitgaaside tehnoloogia tulevik

Oma kasutuselevõtu ajal kinnitas BlueTec kindlalt Mercedes-Benzi positsiooni sõiduautode puhta diiseltehnoloogia liidrина. Volkswagen oli lühidalt arendusgruppi liige enne lahkumist avaldamata põhjustel. Kas teised tootjad töötavad välja võrreldavaid süsteeme, jääb näha — kuid BlueTec seadis standardid selle kohta, mida diiselmootorite heitgaaside töötlus saab realistlikult suuremas mahus saavutada.

Eelkõige tõestas BlueTec, et diiselmootoriid saab tõeliselt puhtaks muuta — mitte mootori ümberkujundamise, vaid intelligentse mitmeastmelise järeltöötluse kaudu. See on pärand, mida tasub tunnustada.

See on tõlge. Originaali saate lugeda siit: https://www.drive.ru/technic/4efb331400f11713001e3775.html