Mercedes-Benz BlueTec систем: Како ги чисти издувните гасови на дизел моторите

Производителите на автомобили одамна се стремат кон почисти, позелени возила — експериментирајќи со соларни панели, електрични и хибридни погони и водородни технологии. Некои од овие достигнувања стигнаа до масовно производство; други никогаш не поминаа преку фазата на прототип. Една технологија која стигна до монтажната линија — и направи вистинска разлика — е Mercedes-Benz BlueTec. Иако не е револуционерен скок, BlueTec е високо ефикасен систем за чистење на издувните гасови кај дизел моторите, кој им помогна на дизел автомобилите да ги исполнат некои од најстрогите стандарди за емисии во светот.

Зошто дизел моторите имаат потреба од специјализиран систем за чистење на издувните гасови

Повеќето современи бензински автомобили се потпираат на трипатен каталитички конвертор — релативно едноставно, прифатливо и издржливо решение. Внатре, платината и паладиумот ги неутрализираат CO (јаглерод моноксид) и CH (јаглеводороди), додека родиумот се справува со NOx (азотни оксиди). Преку оксидација и редукција, овие токсични компоненти се претвораат во јаглерод диоксид (CO₂), азот (N₂) и водена пареа.

Дизел моторите, меѓутоа, претставуваат суштински поинаков предизвик. Нивниот процес на согорување произведува не само CO, CH и NOx, туку и значителни количини на честички од чад — фини јаглеродни честички за кои е познато дека го поттикнуваат растот на ракови клетки. Она што го прави чистењето на дизелскиот издув особено тешко е клучниот компромис:

• Намалување на чадот → нивото на NOx нагло расте
• Намалување на NOx → нивото на чад се зголемува
• Овој баланс се менува во зависност од режимот на работа на моторот, а не само од мешавината на гориво

Ова значи дека справувањето со дизелските емисии бара повеќестепен систем за чистење — нешто многу посложено од единечен трипатен катализатор.

Рани обиди за третман на дизелски издувни гасови

Неколку поголеми производители — вклучувајќи ги Toyota, Citroën и Mitsubishi — експериментираа со интегрирани системи за чистење на дизелски издувни гасови. Некои од овие решенија беа технички импресивни, но повеќето страдаа од истиот сет на проблеми:

• Прекумерна големина и тежина
• Високи производствени трошоци
• Сложеност споредлива со индустриска опрема за рафинирање нафта
• Сомнителна соодветност за масовни патнички возила

Инженерите успеаја да го решат проблемот со чадот релативно брзо и евтино — преку филтри за дизелски честички (DPF), кои денес се стандардни на повеќето современи дизел мотори. Комбинирани со конвенционални оксидациони катализатори за справување со CO и CH, ова ги адресираше два од трите главни загадувачи. Но NOx остана тврдокорен проблем, особено при услови на возење со голем товар, каде нивоата може да скокнат далеку над границите на Euro-4 или Euro-6.

Што е Mercedes-Benz BlueTec?

BlueTec е сопствена технологија на Mercedes-Benz за доработка на дизелски издувни гасови. Беше дизајниран да ги доведе дизел моторите — вклучително и оние оригинално изградени според стандардите Euro-3 — во целосна усогласеност со граничните вредности на азотни оксиди Euro-5, па дури и Euro-6, со минимални промени на самиот мотор. Тоа е забележително инженерско достигнување.

Она што многу луѓе не сфаќаат е дека BlueTec не е единечен систем — тој опфаќа три различни подтипови, секој дизајниран за различен тип возило или пазар. Сите три беа користени во возилата на Mercedes-Benz и Chrysler.

BlueTec тип 1: Инјекција на уреа за камиони и автобуси

DaimlerChrysler прво ја воведе технологијата BlueTec базирана на уреа во 2002 година, тестирајќи прототипни возила на европски и американски патишта неколку месеци во реални услови. До почетокот на 2005 година, серискиte дизел камиони беа опремени со системот. Автобусите следуваа, и на крај технологијата мигрираше кон патнички возила како Mercedes-Benz GL SUV и Mercedes E 320 CDI BlueTec.

Оваа верзија на BlueTec работи преку следниот процес:

1. Инјекција на AdBlue — Течен реагенс наречен AdBlue (водена раствор на уреа — вода плус амонијак) се инјектира директно во струјата на издувните гасови
2. Реакција на SCR катализаторот — Мешавината издув-AdBlue влегува во катализатор за Селективна Каталитичка Редукција (SCR), каде амонијакот реагира со азотните оксиди на околу 250–300°C
3. Безопасни нуспроизводи — NOx се разложува во безопасен азот (N₂) и водена пареа; преостанатите штетни компоненти исто така се оксидираат

BlueTec тип 2: Напреден повеќестепен систем за Vision GL 320

Верзијата инсталирана на Vision GL 320 BlueTec SUV е посложена, додавајќи претходно филтрирање пред SCR фазата. Нејзиниот процес на чистење работи во четири чекори:

1. Оксидационен катализатор + филтер за честички — Издувните гасови поминуваат низ комбинирана единица веднаш по издувниот манифолд; платината и паладиумот ги неутрализираат CO и CH, додека филтерот ги фаќа и оксидира честичките на чад
2. Комора за мешање — Полуисчистениот издув се меша со реагенсот AdBlue
3. SCR катализатор — NOx се редуцира до азот и вода, како во верзијата за камиони
4. Ослободување на чист издув — Само по овој повеќестепен процес гасовите излегуваат низ издувната цевка

Потрошувачка на AdBlue и одржување

Една од практичните предности на BlueTec системот со уреа е изненадувачко ниската потрошувачка на AdBlue. За патнички автомобили, потрошувачката на AdBlue е приближно 0,1 литри на 100 км, што значи дека стандарден резервоар од 20 литри обезбедува покриеност за над 20.000 км — доволно за дополнување на секој закажан интервал за сервис. Камионите трошат пропорционално повеќе, но принципот е ист.

Ограничувања на BlueTec системот базиран на AdBlue

И покрај неговата ефективност, верзијата на BlueTec со инјекција на уреа доаѓа со неколку значајни недостатоци:

• Осетливост на квалитетот на горивото — Системот бара дизел гориво со ултра-ниска содржина на сулфур и слабо работи со гориво од понизок квалитет
• Додадена сложеност на одржувањето — Дополнувањето и управувањето со резервоарот за AdBlue додава уште една задача за одржување
• Точка на замрзнување — Растворот AdBlue замрзнува на −11,5°C, правејќи го системот непрактичен во ладни клими

Поради овие причини, BlueTec системите базирани на AdBlue се најпогодни за потопли клими каде температурите остануваат над −5 до −8°C — како земјите во Јужна Европа и американските сојузни држави како Калифорнија, каде регулативите за емисии се меѓу најстрогите во светот.

BlueTec тип 3: Решение без уреа за ладни клими

За да го реши ограничувањето со замрзнување, инженерите на Mercedes разработија трет вариант на BlueTec кој целосно ја елиминира потребата за AdBlue. Оваа верзија се користи на седанот и комбито моделите Mercedes E320 CDI BlueTec, продавани исклучиво во Соединетите Американски Држави.

Наместо инјекција на течен реагенс, овој систем се потпира на електронски прилагодена инјекција на гориво во сите оперативни режими, комбинирана со четиристепен процес на чистење на издувните гасови:

1. Платински оксидационен катализатор — Се справува со емисиите на CO и јаглеводороди
2. Филтер за дизелски честички — Ги фаќа и согорува честичките на чад
3. SCR катализатор бр. 1 — Ја започнува редукцијата на NOx
4. SCR катализатор бр. 2 — Ја завршува редукцијата на NOx за да ги исполни стандардите за емисии на Калифорнија (приближно еквивалентно на Euro-5)

Иднината на BlueTec и технологијата за емисии на дизел

Во времето на неговото воведување, BlueTec цврсто го воспостави Mercedes-Benz како лидер во технологијата за чисти дизелски патнички возила. Volkswagen накратко беше дел од конзорциумот за развој пред да се повлече поради неоткриени причини. Дали другите производители ќе развијат споредливи системи останува да се види — но BlueTec го постави стандардот за тоа што реалистично може да се постигне во третманот на дизелски издувни гасови на широка основа.

Она што BlueTec го докажа, пред сè, е дека дизел моторите можат да бидат навистина чисти — не преку редизајн на моторот, туку преку интелигентен повеќестепен накнаден третман. Тоа е наследство вредно да се признае.

Ова е превод. Оригиналот можете да го прочитате тука: https://www.drive.ru/technic/4efb331400f11713001e3775.html