Mercedes-Benz BlueTec систем: Како чисти издувне гасове дизел мотора

Произвођачи аутомобила одавно теже ка чишћим и еколошки прихватљивијим возилима — експериментишући са соларним панелима, електричним и хибридним погонским системима и водоничним технологијама. Неки од ових развоја дошли су до серијске производње; други никада нису изашли из фазе прототипа. Једна технологија која јесте доспела на монтажну линију — и заиста направила разлику — јесте Mercedes-Benz BlueTec. Иако није револуционарни скок, BlueTec је веома ефикасан систем за пречишћавање издувних гасова дизел мотора, који је помогао дизел возилима да испуне неке од најстрожих светских стандарда о емисији издувних гасова.

Зашто дизел моторима треба специјализовани систем за пречишћавање издувних гасова

Већина савремених бензинских аутомобила ослања се на трокомпонентни каталитички претварач — релативноједноставно, приступачно и трајно решење. Унутра, платина и паладијум неутралишу CO (угљен-моноксид) и CH (угљоводонике), а родијум се бори са NOx (азотним оксидима). Кроз оксидацију и редукцију, ове токсичне компоненте претварају се у угљен-диоксид (CO₂), азот (N₂) и водену пару.

Дизел мотори, међутим, представљају фундаментално другачији изазов. Њихов процес сагоревања производи не само CO, CH и NOx, већ и значајне количине честица чађи — ситних угљеничних честица за које је познато да подстичу раст ћелија рака. Оно што издувне гасове дизел мотора чини посебно тешким за пречишћавање јесте кључни компромис:

• Смањење чађи → нагли пораст NOx
• Смањење NOx → пораст нивоа чађи
• Ова равнотежа мења се у зависности од режима рада мотора, а не само од смеше горива

То значи да се борба са дизелским емисијама захтева вишестепени систем пречишћавања — нешто знатно сложеније од јединственог трокомпонентног катализатора.

Рани покушаји третмана дизелских издувних гасова

Неколико великих произвођача — укључујући Toyota, Citroën и Mitsubishi — експериментисало је са интегрисаним системима за пречишћавање дизелских издувних гасова. Нека од ових решења су технички импресивна, али већина је патила од истог скупа проблема:

• Прекомерне димензије и маса
• Високи трошкови производње
• Сложеност упоредива са опремом индустријских рафинерија нафте
• Упитна применљивост за масовна путничка возила

Инжењерима је пошло за руком да релативно брзо и јефтино реше проблем чађи — кроз филтере честица из дизел мотора (DPF), сада стандардне на већини савремених дизел мотора. У комбинацији са конвенционалним оксидационим катализаторима за CO и CH, ово је решило два од три главна загађивача. Али NOx је остао упоран проблем, посебно при вожњи под великим оптерећењем, када нивои могу далеко премашити ограничења Еуро-4 или Еуро-6.

Шта је Mercedes-Benz BlueTec?

BlueTec је власнички систем за накнадну обраду дизелских издувних гасова компаније Mercedes-Benz. Дизајниран је да доведе дизел моторе — укључујући оне изворно произведене по стандарду Еуро-3 — у потпуну усклађеност са границама азотних оксида по Еуро-5 и чак Еуро-6, уз минималне измене самог мотора. То је изванредно инжењерско достигнуће.

Оно што многи не схватају јесте да BlueTec није јединствени систем — обухвата три различите подврсте, свака дизајнирана за другачији тип возила или тржиште. Све три коришћене су на возилима Mercedes-Benz и Chrysler.

BlueTec тип 1: убризгавање уреје за камионе и аутобусе

DaimlerChrysler је први пут представио BlueTec технологију на бази уреје 2002. године, тестирајући прототипска возила на европским и америчким путевима током неколико месеци у реалним условима. Почетком 2005. године серијски дизел камиони опремљени су овим системом. Затим су следили аутобуси, а на крају је технологија прешла на путничка возила као што су Mercedes-Benz GL SUV и Mercedes E 320 CDI BlueTec.

Ова верзија BlueTec-а ради кроз следећи процес:

1. Убризгавање AdBlue — течни реагенс AdBlue (водени раствор уреје — вода плус амонијак) убризгава се директно у струју издувних гасова
2. Реакција SCR катализатора — мешавина издувних гасова и AdBlue улази у катализатор селективне каталитичке редукције (SCR), где амонијак реагује са азотним оксидима на приближно 250–300°C
3. Безопасни нуспроизводи — NOx се разлаже на безопасни азот (N₂) и водену пару; преостале штетне компоненте се такође оксидишу

BlueTec тип 2: напредни вишестепени систем за Vision GL 320

Верзија уграђена у Vision GL 320 BlueTec SUV је софистициранија, са додатним претходним филтрирањем пре SCR фазе. Процес пречишћавања одвија се у четири корака:

1. Оксидациони катализатор + филтер честица — издувни гасови пролазе кроз комбиновану јединицу непосредно иза издувног разводника; платина и паладијум неутралишу CO и CH, док филтер хвата и оксидира честице чађи
2. Комора за мешање — делимично пречишћени издувни гасови мешају се са реагенсом AdBlue
3. SCR катализатор — NOx се редукује на азот и воду, као у верзији за камионе
4. Ослобађање чистих издувних гасова — гасови напуштају испушну цев тек након овог вишестепеног процеса

Потрошња AdBlue и одржавање

Једна од практичних предности BlueTec система на бази уреје је изненађујуће ниска потрошња AdBlue. За путничке аутомобиле потрошња AdBlue износи приближно 0,1 литар на 100 км, што значи да стандардни резервоар од 20 литара обезбеђује покривеност преко 20.000 км — довољно за допуну при сваком планираном сервисном интервалу. Камиони троше пропорционално више, али принцип је исти.

Ограничења BlueTec система на бази AdBlue

Упркос ефикасности, верзија BlueTec са убризгавањем уреје има неколико значајних недостатака:

• Осетљивост на квалитет горива — систем захтева дизел гориво са ултра-ниским садржајем сумпора и лоше функционише са горивом нижег квалитета
• Додатна сложеност одржавања — пуњење и управљање резервоаром AdBlue додаје још један задатак у одржавању
• Тачка мржњења — раствор AdBlue замрзава се на −11,5°C, чинећи систем непрактичним у хладним климатским условима

Из ових разлога, BlueTec системи на бази AdBlue најпогоднији су за топлије климе где температуре остају изнад −5 до −8°C — као у земљама јужне Европе и америчким савезним државама попут Калифорније, где су прописи о емисији међу најстрожим на свету.

BlueTec тип 3: решење без уреје за хладне климе

Да би се решило ограничење замрзавања, инжењери Mercedes-а развили су трећу варијанту BlueTec-а која у потпуности елиминише потребу за AdBlue. Ова верзија се користи на седану и каравану Mercedes E320 CDI BlueTec, продаваним искључиво у Сједињеним Америчким Државама.

Уместо убризгавања течног реагенса, овај систем ослања се на електронски подешавано убризгавање горива у свим режимима рада, у комбинацији са четворостепеним процесом пречишћавања издувних гасова:

1. Платински оксидациони катализатор — обрађује CO и емисије угљоводоника
2. Филтер честица из дизел мотора — хвата и спаљује чађ
3. SCR катализатор #1 — започиње редукцију NOx
4. SCR катализатор #2 — завршава редукцију NOx ради испуњавања калифорнијских стандарда о емисији (приближно еквивалентних Еуро-5)

Будућност BlueTec-а и технологија дизелских емисија

У тренутку свог увођења, BlueTec је чврсто утврдио Mercedes-Benz као лидера у технологији чистог дизела за путничка возила. Volkswagen је накратко био део развојног конзорцијума пре него што се повукао из неоткривених разлога. Да ли ће други произвођачи развити упоредиве системе остаје да се види — али BlueTec је поставио стандард за оно што третман дизелских издувних гасова може реалистично постићи у масовним размерама.

Оно што је BlueTec пре свега доказао јесте да дизел мотори могу бити заиста чисти — не кроз редизајн мотора, већ кроз интелигентну вишестепену накнадну обраду издувних гасова. То је наслеђе вредно признања.

Ово је превод. Оригинал можете прочитати овде: https://www.drive.ru/technic/4efb331400f11713001e3775.html