Ứng dụng của urê trong động cơ diesel
nội dung
Các quy định về môi trường hiện đại đặt ra các giới hạn nghiêm ngặt về giá trị phát thải của các chất ô nhiễm trong khí thải của động cơ diesel. Điều này buộc các kỹ sư phải tìm kiếm các giải pháp mới để đáp ứng các tiêu chuẩn. Một trong số đó là việc sử dụng urê làm nhiên liệu diesel trong hệ thống xử lý sau khi xử lý khí thải SCR (Selective Catalytic Reduction). Động cơ Daimler sử dụng công nghệ này được gọi là Bluetec.
Hệ thống SCR là gì
Nghị định thư về môi trường Euro 6 đã có hiệu lực ở 28 quốc gia EU kể từ năm 2015. Theo tiêu chuẩn mới, các nhà sản xuất ô tô chạy bằng động cơ diesel có yêu cầu nghiêm ngặt vì động cơ diesel gây ra thiệt hại rất lớn cho môi trường và sức khỏe con người, phát thải muội than và oxit nitơ vào bầu khí quyển.
Trong khi việc sử dụng bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều là đủ để làm sạch khí thải của động cơ xăng, một thiết bị tinh vi hơn để trung hòa các hợp chất độc hại trong khí thải là cần thiết cho động cơ diesel. Hiệu quả làm sạch CO (carbon monoxide), CH (hydrocarbon) và các hạt muội than từ khí thải động cơ diesel tăng lên ở nhiệt độ cháy cao, trong khi NOx, ngược lại, giảm. Giải pháp cho vấn đề này là đưa chất xúc tác SCR vào hệ thống xả, sử dụng urê điêzen làm cơ sở để phân hủy các hợp chất độc hại của nitơ oxit (NOx).
Để giảm lượng khí thải độc hại, các kỹ sư đã phát triển một hệ thống làm sạch động cơ diesel đặc biệt - Bluetec. Khu phức hợp bao gồm ba hệ thống hoàn chỉnh, mỗi hệ thống lọc các hợp chất độc hại và phá vỡ các hợp chất hóa học có hại:
- Chất xúc tác - trung hòa CO và CH.
- Bộ lọc hạt - bẫy các hạt bồ hóng.
- Bộ chuyển đổi xúc tác SCR - Giảm phát thải NOx với urê.
Hệ thống làm sạch đầu tiên được sử dụng trên xe tải và xe hơi của Mercedes-Benz. Ngày nay, nhiều nhà sản xuất đang chuyển đổi phương tiện của họ sang hệ thống làm sạch mới và sử dụng urê trong động cơ diesel để đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về kiểm soát môi trường.
Kỹ thuật urê AdBlue
Sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi chất ở động vật có vú, urê, đã được biết đến từ thế kỷ XNUMX. Diomide axit cacbonic được tổng hợp từ các hợp chất vô cơ và được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Trong ngành công nghiệp ô tô, dung dịch chất lỏng kỹ thuật Adblue như một tác nhân tích cực trong việc lọc khí thải độc hại từ các oxit nitơ.
Adblue là 40% urê và 60% nước cất. Chế phẩm được bơm vào hệ thống SCR tại vòi phun mà khí thải đi qua. Phản ứng phân hủy xảy ra, trong đó oxit nitric bị phân hủy thành các phân tử nitơ và nước vô hại.
Urê kỹ thuật cho dầu diesel - Adblue không liên quan gì đến urê urê, được sử dụng trong lĩnh vực nông công nghiệp và dược phẩm.
Edblue trong động cơ diesel
Hệ thống xử lý sau khi xả chất lỏng, hay còn gọi là bộ chuyển đổi SCR, là một hệ thống khép kín, qua đó khí thải diesel không có muội than chảy qua. Chất lỏng Adblue được đổ vào một bể chứa khép kín và bơm vào ống xả với liều lượng đã được đo trước khi đi vào bộ chuyển đổi.
Khí hỗn hợp đi vào thiết bị trung hòa SCR, nơi một phản ứng hóa học diễn ra để phân hủy oxit nitric với chi phí là amoniac trong urê. Kết hợp với oxit nitric, các phân tử amoniac phân hủy nó thành các thành phần không gây hại cho con người và môi trường.
Sau một chu trình làm sạch hoàn chỉnh, lượng chất ô nhiễm tối thiểu được thải vào khí quyển, thông số phát thải tuân theo các giao thức Euro-5 và Euro-6.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống lọc khí thải động cơ diesel
Một hệ thống xử lý sau động cơ diesel hoàn chỉnh bao gồm một bộ chuyển đổi xúc tác, một bộ lọc hạt và một hệ thống SCR. Nguyên lý hoạt động của vệ sinh theo từng giai đoạn:
- Khí thải đi vào bộ chuyển đổi xúc tác và bộ lọc hạt. Bồ hóng được lọc, các hạt nhiên liệu bị đốt cháy, và loại bỏ cacbon monoxit và hydrocacbon.
- Kim phun được sử dụng để bơm một lượng AdBlue nhất định vào kết nối giữa bộ lọc hạt diesel và bộ chuyển đổi xúc tác SCR. Các phân tử urê bị phân hủy thành amoniac và axit isocyanic.
- Amoniac kết hợp với nitơ oxit, thành phần có hại nhất của nhiên liệu diesel đã qua sử dụng. Các phân tử bị tách ra, dẫn đến sự hình thành nước và nitơ. Khí thải vô hại được thải vào khí quyển.
Thành phần của urê cho dầu diesel
Mặc dù sự đơn giản rõ ràng của dầu động cơ diesel, không thể tự điều chế urê bằng cách sử dụng phân hữu cơ. Công thức của phân tử urê (NH2) 2CO, về mặt vật lý là một tinh thể màu trắng không mùi, hòa tan trong nước và các dung môi phân cực (amoniac lỏng, metanol, cloroform, v.v.).
Đối với thị trường châu Âu, chất lỏng được sản xuất dưới sự giám sát của VDA (Hiệp hội Công nghiệp Ô tô Đức), cấp giấy phép cho các công ty sản xuất, một số cung cấp chất lỏng cho thị trường nội địa.
Ở Nga, hàng giả dưới nhãn hiệu AdBlue là hơn 50%. Vì vậy, khi mua urê cho động cơ diesel do Nga sản xuất, bạn phải được hướng dẫn bằng nhãn “Tuân thủ ISO 22241-2-2009”.
Ưu điểm và nhược điểm
Lợi ích của việc sử dụng urê là rõ ràng - chỉ với thuốc thử này, hệ thống xử lý khí thải của động cơ diesel SCR có thể hoạt động đầy đủ và đáp ứng các yêu cầu của Tiêu chuẩn Euro 6.
Ngoài việc bảo vệ môi trường, lợi ích của việc thanh lọc urê bao gồm những điểm sau:
- mức tiêu thụ của nó đối với ô tô chỉ là 100 g trên 1000 km;
- hệ thống SCR được tích hợp vào các phương tiện diesel hiện đại;
- ở một số quốc gia, thuế sử dụng phương tiện sẽ giảm nếu lắp đặt hệ thống làm sạch urê và không có nguy cơ bị phạt.
Thật không may, hệ thống cũng có những nhược điểm:
- điểm đóng băng của urê là khoảng -11 ° C;
- nhu cầu tiếp nhiên liệu thường xuyên;
- chi phí của chiếc xe tăng lên;
- một lượng lớn chất lỏng Adblue giả;
- tăng yêu cầu về chất lượng nhiên liệu;
- sửa chữa tốn kém cho các thành phần hệ thống.
Hệ thống lọc urê tích hợp được tích hợp trên xe chạy bằng động cơ diesel vẫn là cách duy nhất để giảm lượng khí thải độc hại. Khó khăn trong vận hành, chi phí thuốc thử xe tải cao, chất lỏng và nhiên liệu diesel kém chất lượng khiến nhiều tài xế chọn cách vô hiệu hóa hệ thống và cài đặt trình giả lập.
Tuy nhiên, điều quan trọng là phải hiểu rằng urê vẫn là hóa chất diesel duy nhất ngăn cản việc giải phóng oxit nitric ra môi trường, có thể dẫn đến ung thư.
