Mercedes-Benz BlueTec sistema: kaip ji valo dyzelinių variklių išmetamąsias dujas

Automobilių gamintojai jau seniai siekia kurti švaresnes, ekologiškesnes transporto priemones — eksperimentuodami su saulės baterijomis, elektrinėmis ir hibridinėmis pavarų dėžėmis bei vandenilio technologijomis. Kai kurie iš šių pokyčių pasiekė masinę gamybą; kiti niekada neperženė prototipo stadijos. Viena technologija, kuri vis dėlto pateko į surinkimo liniją — ir padarė tikrą skirtumą — yra Mercedes-Benz BlueTec. Nors tai nėra revoliucinis šuolis, „BlueTec” yra itin efektyvi dyzelinių variklių išmetamųjų dujų valymo sistema, padėjusi dyzeliniams automobiliams atitikti kai kuriuos griežčiausius pasaulio taršos standartus.

Kodėl dyzeliniams varikliams reikalinga specializuota išmetamųjų dujų valymo sistema

Dauguma šiuolaikinių benzininių automobilių naudoja trijų eigų katalizatorių — gana paprastą, prieinamą ir patvarų sprendimą. Viduje platina ir paladis neutralizuoja CO (anglies monoksidą) ir CH (angliavandenilius), o rodis kovoja su NOx (azoto oksidais). Oksiduojantis ir redukuojantis procesas paverčia šiuos toksinius komponentus anglies dioksidu (CO₂), azotu (N₂) ir vandens garais.

Dyzeliniai varikliai, tačiau, kelia iš esmės kitokį iššūkį. Jų degimo procesas gamina ne tik CO, CH ir NOx, bet ir didelius kiekius suodžių dalelių — smulkių anglies dalelių, žinomų kaip veiksniai, skatinantys vėžinių ląstelių augimą. Tai, kas daro dyzelinių išmetamųjų dujų valymą ypač sudėtingu, yra pagrindinis kompromisas:

• Sumažinus suodžius → NOx lygis smarkiai kyla
• Sumažinus NOx → suodžių lygis didėja
• Šis balansas keičiasi priklausomai nuo variklio veikimo režimo, o ne tik nuo degalų mišinio

Tai reiškia, kad dyzelinių išmetamųjų dujų mažinimui reikalinga daugiapakopė valymo sistema — kažkas daug sudėtingesnio nei vienas trijų eigų katalizatorius.

Ankstyvieji bandymai valyti dyzelinių variklių išmetamąsias dujas

Keli pagrindiniai gamintojai — įskaitant „Toyota”, „Citroën” ir „Mitsubishi” — eksperimentavo su integruotomis dyzelinių išmetamųjų dujų valymo sistemomis. Kai kurie iš šių sprendimų buvo techniškai įspūdingi, tačiau dauguma jų kentėjo nuo tų pačių problemų:

• Pertekliniai dydžiai ir svoris
• Didelės gamybos sąnaudos
• Sudėtingumas, panašus į pramoninę naftos perdirbimo įrangą
• Abejotinas tinkamumas masinei rinkos keleiviniams automobiliams

Inžinieriams pavyko gana greitai ir nebrangiai išspręsti suodžių problemą — naudojant dyzelinių dalelių filtrus (DPF), dabar standartinius daugumoje šiuolaikinių dyzelinių variklių. Kartu su įprastiniais oksiduojančiaisiais katalizatoriais CO ir CH apdorojimui, tai išsprendė du iš trijų pagrindinių teršalų problemų. Tačiau NOx išliko atspari problema, ypač intensyvaus važiavimo sąlygomis, kai lygiai gali smarkiai viršyti „Euro-4″ arba „Euro-6″ ribas.

Kas yra „Mercedes-Benz BlueTec”?

„BlueTec” yra „Mercedes-Benz” nuosavybė priklausanti dyzelinių išmetamųjų dujų apdorojimo technologija. Ji buvo sukurta tam, kad dyzeliniai varikliai — įskaitant tuos, kurie iš pradžių buvo pagaminti pagal „Euro-3″ standartus — visiškai atitiktų „Euro-5″ ir net „Euro-6″ azoto oksidų ribas, minimaliai keičiant patį variklį. Tai yra puikus inžinerinis pasiekimas.

Ką daugelis žmonių nesupranta, tai kad „BlueTec” nėra viena sistema — ji apima tris skirtingus potipius, kiekvienas sukurtas skirtingam transporto priemonės tipui ar rinkai. Visi trys buvo naudojami „Mercedes-Benz” ir „Chrysler” transporto priemonėse.

„BlueTec” 1 tipas: karbamido įpurškimas sunkvežimiams ir autobusams

„DaimlerChrysler” pirmą kartą pristatė karbamido pagrindu veikiančią „BlueTec” technologiją 2002 metais, keletą mėnesių bandydama prototipines transporto priemones Europos ir Amerikos keliuose realaus eismo sąlygomis. 2005 metų pradžioje serijiniai dyzeliniai sunkvežimiai buvo aprūpinti šia sistema. Paskui sekė autobusai, ir galiausiai technologija perėjo į keleivinius automobilius, tokius kaip Mercedes-Benz GL SUV ir Mercedes E 320 CDI BlueTec.

Ši „BlueTec” versija veikia tokiu procesu:

1. „AdBlue” įpurškimas — Skystas reagentas, vadinamas „AdBlue” (karbamido vandeninis tirpalas — vanduo plius amoniakas), yra tiesiogiai įpurškiamas į išmetamųjų dujų srautą
2. SCR katalizatoriaus reakcija — Išmetamųjų dujų ir „AdBlue” mišinys patenka į selektyvaus katalitinio redukcijos (SCR) katalizatorių, kur amoniakas reaguoja su azoto oksidais apie 250–300°C temperatūroje
3. Nekenksmingi šalutiniai produktai — NOx suyra į nekenksmingą azotą (N₂) ir vandens garus; likę kenksmingieji komponentai taip pat oksiduojami

„BlueTec” 2 tipas: pažangi daugiapakopė sistema „Vision GL 320″ modeliui

„Vision GL 320 BlueTec SUV” įdiegta versija yra sudėtingesnė — ji prideda išankstinį filtrą prieš SCR etapą. Jos valymo procesas veikia keturiais žingsniais:

1. Oksiduojantis katalizatorius + dalelių filtras — Išmetamosios dujos iš karto po išmetamojo kolektoriaus praeina per kombinuotą bloką; platina ir paladis neutralizuoja CO ir CH, o filtras sugauna ir oksiduoja suodžių daleles
2. Maišymo kamera — Iš dalies išvalytos išmetamosios dujos sumaišomos su „AdBlue” reagentu
3. SCR katalizatorius — NOx sumažinamas iki azoto ir vandens, kaip sunkvežimio versijoje
4. Švarios išmetamosios dujos išleidžiamos — Tik po šio daugiapakopė proceso dujos išeina pro išmetimo vamzdį

„AdBlue” sunaudojimas ir priežiūra

Vienas iš praktinių „BlueTec” karbamido sistemos pranašumų yra stebėtinai mažas „AdBlue” sunaudojimas. Keleiviniams automobiliams „AdBlue” sunaudojimas yra maždaug 0,1 litro per 100 km, o tai reiškia, kad standartinis 20 litrų bakas suteikia daugiau nei 20 000 km — pakanka papildyti kiekvieno planuoto techninės priežiūros intervalo metu. Sunkvežimiai sunaudoja proporcingai daugiau, tačiau principas yra tas pats.

„AdBlue” pagrindu veikiančios „BlueTec” sistemos apribojimai

Nepaisant savo efektyvumo, karbamido įpurškimo versija turi keletą pastebimų trūkumų:

• Jautrumas degalų kokybei — Sistema reikalauja itin mažai sieros turinčio dyzelino ir veikia blogai su žemesnės kokybės degalais
• Papildoma priežiūros sudėtingumas — „AdBlue” rezervuaro papildymas ir valdymas prideda dar vieną priežiūros užduotį
• Užšalimo temperatūra — „AdBlue” tirpalas užšąla esant −11,5°C, todėl sistema netinkama šaltame klimate

Dėl šių priežasčių „AdBlue” pagrindu veikiančios „BlueTec” sistemos geriausiai tinka šiltesniam klimatui, kur temperatūros išlieka virš −5 iki −8°C — pavyzdžiui, Pietų Europos šalyse ir JAV valstijose, tokiose kaip Kalifornija, kur taršos reglamentai yra vieni griežčiausių pasaulyje.

„BlueTec” 3 tipas: sprendimas be karbamido šaltam klimatui

Siekdami išspręsti užšalimo problemą, „Mercedes” inžinieriai sukūrė trečią „BlueTec” variantą, kuris visiškai pašalina „AdBlue” poreikį. Ši versija naudojama Mercedes E320 CDI BlueTec sedane ir universalo modeliuose, parduodamuose išskirtinai Jungtinėse Amerikos Valstijose.

Vietoj skystojo reagento įpurškimo ši sistema remiasi elektroniškai reguliuojamu degalų įpurškimu visais veikimo režimais, kartu su keturių etapų išmetamųjų dujų valymo procesu:

1. Platinos oksiduojantis katalizatorius — Apdoroja CO ir angliavandenilius
2. Dyzelinių dalelių filtras — Sulaiko ir sudegina suodžius
3. SCR katalizatorius Nr. 1 — Pradeda NOx mažinimą
4. SCR katalizatorius Nr. 2 — Užbaigia NOx mažinimą, kad atitiktų Kalifornijos taršos standartus (maždaug atitinkantis „Euro-5″)

„BlueTec” ir dyzelinių išmetamųjų dujų technologijų ateitis

Pateikimo metu „BlueTec” tvirtai įtvirtino „Mercedes-Benz” kaip lyderį švarios dyzelinės technologijos keleiviniams automobiliams srityje. „Volkswagen” trumpai buvo kūrimo konsorciumo dalis prieš pasitraukdamas dėl nepaviešintų priežasčių. Ar kiti gamintojai sukurs panašias sistemas — dar reikia palaukti, tačiau „BlueTec” nustatė etaloną, ko galima realistiškai pasiekti dyzelinių išmetamųjų dujų apdorojime mastu.

Svarbiausia, ką įrodė „BlueTec”, yra tai, kad dyzeliniai varikliai gali būti tikrai švarūs — ne per variklio perprojektavimą, bet per protingą daugiapakopį apdorojimą. Tai — palikimas, vertas pripažinimo.

Tai yra vertimas. Originalą galite skaityti čia: https://www.drive.ru/technic/4efb331400f11713001e3775.html