Экологические требования к современным автомобилям становятся все строже. Только автопроизводители выполнили нормы Евро 5, как в 2014 году вступили в силу нормы Евро 6. Обязательными конструктивными элементами автомобиля стали каталитический нейтрализатор, сажевый фильтр, впрыск топлива.
Система избирательной каталитической нейтрализации (другое название – система селективного каталитического восстановления, Selective Catalytic Reduction, SCR) применяется на автомобилях с дизельным двигателем с 2004 года. Система снижает уровень оксидов азота в отработавших газах и, тем самым, позволяет выполнить нормы токсичности Евро 5 и Евро 6.
Система SCR является разработкой компании FPT Industrial, входящей в состав Fiat. Система устанавливается на грузовых и легковых автомобилях, автобусах. В настоящее время систему каталитической нейтрализации применяет на своих легковых автомобилях Audi, BMW, Mazda, Mercedes-Benz, Mini, Volkswagen.
Название системы свидетельствует о том, что нейтрализация отработавших газов происходит избирательно - снижается содержание только оксидов азота. По своему предназначению система селективного каталитического восстановления является альтернативой системы рециркуляции отработавших газов.
1 раствор мочевины;
2 бак;
3 модуль подачи мочевины;
4 заливная горловина;
5 блок управления двигателем;
6 блок управления системы подогрева мочевины;
7 нагревательный элемент насоса;
8 нагревательный элемент бака;
9 нагревательный элемент трубопровода;
10 блок контроля уровня мочевины;
11 датчик уровня мочевины;
12 датчик температуры мочевины;
13 датчик давления мочевины;
14 насос;
15 обратный клапан;
16 фильтр;
17 форсунка;
18 датчик температуры отработавших газов;
19 датчик оксидов азота;
20 блок управления датчика оксидов азота.
Конструктивно система избирательной каталитической нейтрализации включает бак, насос, форсунку, механический смеситель, восстановительный катализатор, систему электронного управления и систему подогрева.
Нейтрализация оксидов азота осуществляется с помощью восстановительного реагента, в качестве которого выступает 32,5% раствор мочевины. Именно при такой концентрации температура замерзания раствора мочевины имеет наивысшее значение. Применяемый в системе SRC раствор мочевины имеет торговое название AdBlue.
Бак является резервуаром для хранения мочевины. Объем и количество баков определяется конструкцией системы и мощностью двигателя. В зависимости от условий эксплуатации расход мочевины составляет 2-4% от расхода топлива. Насос служит для подачи мочевины к форсунке под определенным давлением. Он имеет электрический привод и устанавливается непосредственно в баке мочевины. Для перекачки мочевины используют насосы различных типов: шестеренный, мембранный.
В нагнетательную магистраль системы нейтрализации включен электромагнитный клапан обратной перекачки мочевины. При выключении двигателя автомобиля клапан обеспечивает перекачку мочевины из трубопровода обратно в бак. Форсунка впрыскивает определенное количество мочевины в выпускной тракт, а именно в направляющую трубу.
Следом за форсункой в направляющей тубе установлен механический смеситель, который дробит капли мочевины для испарения, а также закручивает отработавшие газы для лучшего смешивания с мочевиной. Направляющая труба заканчивается восстановительным катализатором, имеющим сотовую структуру. Стенки катализатора покрыты веществом, ускоряющим восстановление оксидов азота (цеолит меди, пентаоксид ванадия).
Электронная система управления традиционно включает входные датчики, блок управления и исполнительные устройства. Входными устройствами системы управления являются датчики давления мочевины, уровня мочевины и температуры мочевины, датчик оксидов азота и датчик температуры отработавших газов.
Датчик давления мочевины контролирует давление, создаваемое насосом. Датчик уровня мочевины следит за уровнем мочевины в баке. Информация об уровне и необходимости дозаправки системы выводится на комбинацию приборов и сопровождается звуковым сигналом. Датчик температуры обеспечивает измерение температуры мочевины. Перечисленные датчики устанавливаются в модуле подачи мочевины (в баке).
Датчик оксидов азота определяет содержание оксидов азота в отработавших газах после каталитической нейтрализации и поэтому устанавливается после восстановительного катализатора. Датчик температуры отработавших газов непосредственно запускает процесс нейтрализации при достижении отработавшими газами температуры 200°С.
Сигналы от входных датчиков поступают в электронный блок управления, в качестве которого выступает блок управления двигателем. В соответствии с заложенным алгоритмом по команде блока управления активизируются определенные исполнительные устройства: электродвигатель насоса, электромагнитная форсунка, электромагнитный клапан обратной перекачки, а также поступают сигналы в блок управления системой подогрева.
Используемый в системе SCR раствор мочевины имеет температуру замерзания ниже -11°С и при определенных условиях требуется его подогрев. Функцию подогрева мочевины выполняет отдельная система, включающая датчики температуры мочевины и температуры наружного воздуха, блок управления и нагревательные элементы. В зависимости от конструкции системы нагревательные элементы устанавливаются в баке, насосе и трубопроводе. Подогрев мочевины начинается при температуре окружающего воздуха ниже -5°С.
Работа системы избирательной каталитической нейтрализации осуществляется следующим образом. Впрыскиваемая форсункой мочевина подхватывается потоком отработавших газов, перемешивается и испаряется с помощью смесителя. На участке до восстановительного катализатора мочевина распадается на аммиак и углекислый газ. В катализаторе аммиак вступает в реакцию с оксидами азота, в результате которой образуются безопасные азот и вода.
| 