Обработка на отработените газове при дизелови двигатели
Стандартите на ЕС определят строги ограничения за въглероден оксид, въглеводороди, азотни оксиди и фини прахови частици, затова през годините бяха въведени няколко метода за обработка на отработените газове. Най-старият каталитичен метод за обработка на отработените газове е насочен към окисляването на непълно изгорелите горива. По време на процеса въглеродният оксид (CO) и неизгорялото гориво (CxHyOz) се преобразуват във въглероден диоксид (CO2) и вода (H2O) в присъствието на кислород в отработените газове в стехиометрично количество. Катализаторът обаче може да се пасивира при излишък на кислород и ниски температури на отработените газове. Филтрирането на твърдите частици също е важно за спазването на стандарта за контрол на емисиите Euro 6c, при който остатъците от двигателя (масло, гориво, сажди) се задържат във филтъра (система DPF). За каталитичното намаляване на азотните изпарения са налични два метода – единият е т.нар. акумулиращ (storage) каталитичен конвертор, а другият е селективната каталитична редукция (SCR), върху която ще се съсредоточим в тази техническа статия. SCR системата се основава на принципа на добавяне на редуциращ агент към отработените газове. Това е воден разтвор на урея (AdBlue), който се впръсква директно в газовия поток преди SCR катализатора. AdBlue се състои от 32,5% чиста урея и 67,5% деминерализирана вода (CH4N2O). Прякото излагане на AdBlue на високи температури и слънчева светлина трябва да се избягва поради разлагането му от топлина.
Дизайн на системата
На пазара има 2 системи (Gen 1 и Gen 2). При Gen 1 (2008–2015) инжекторът е разположен под автомобила и се охлажда чрез перки. В този случай DPF и NOx каталитичният конвертор са отделени.
При Gen 2 (от 2015 г.) производителите използват SCR катализатор, разположен в двигателния отсек.
Принцип на работа на инжектора за дозиране на AdBlue
Основната функция е да инжектира определено количество урея в отработените газове. Налягането се образува чрез електрическа помпа, разположена в резервоара, и в зависимост от производителя на автомобила е между 4–7 бара. При камиони работното налягане може да бъде 9 бара (+/- 0,5 бар), като помпата обикновено се намира извън резервоара. Субстанцията урея (AdBlue) трябва да се изпарява и да се разпръсква по цялата повърхност на катализатора.
Селективният каталитичен конвертор (SCR) започва да работи при температура от 200 °C, а управляващият блок на двигателя или отделен контролен блок активира помпата за AdBlue. Количеството AdBlue, инжектирано в потока от отработени газове, зависи от изчисленото количество NOx преди SCR блока. Когато течността AdBlue се изпарява при температура над 200 °C, настъпва химическият процес на хидролиза. Безупречният процес работи с намаляване на NOx от 400 PPM до 40 PPM или по-малко.
Значение на температурата
Течността AdBlue се превръща в амоняк при нагряване до 300–350 °C, затова правилната температура на SCR е критична за успешната обработка на отработените газове. При твърде ниска температура влагата няма да се изпарява и уреята ще запуши катализатора, а понякога и EGR системата за ниско налягане. Ако температурата е твърде висока, инжекторът може да се повреди, а веществото да се разруши. Ако окислителният каталитичен конвертор пред DPF е повреден (поради консумация на масло), това може да се дължи и на недостатъчна температура в отработените газове.
Контролът на температурата на отработените газове се осъществява чрез няколко сензора за температура на отработените газове (EGT), разположени в изпускателната система. В зависимост от производителя, може да има до 6 сензора с характерен PTC или NTC дизайн. Обикновено има 3 EGT сензора (EGT 1 – около турбокомпресора, EGT 2 – между DOC и DPF, и EGT 3 – между DPF и SCR блока), но винаги се препоръчва да се спазват данните, предоставени от производителя.
Как да се провери системата AdBlue в сервиз
Общата стратегия за отстраняване на проблеми с AdBlue започва с проверка на причината за повредата:
- Качество на AdBlue;
- Изтичания в системите за всмукване/отработени газове;
- Увеличени емисии на NOx от двигателя;
- Повреди около катализатора или DPF;
- Наблюдение на SCR (сензори за NOx).
Ако индикаторът за AdBlue започне да мига по време на шофиране и отработените газове са бели вътре, това означава, че е инжектирана излишна урея поради повреден инжектор. Ако има следи от урея и твърди частици около инжектора, той трябва да се смени с нов. В този случай трябва да се проверят и други компоненти на емисионната система (например SCR, филтър за твърди частици, сензори за NOx или тръбата, измерваща диференциалното налягане).
С течение на времето инжекторът може да започне да пропуска малко, като на върха му се образува кристализация на урея и можеда започне да пръска неправилно. Прекалено голямо количество урея ще доведе до запушване на SCR поради излишното AdBlue.
Количеството AdBlue е от решаващо значение за правилната обработка на отработените газове и се изчислява въз основа на количеството NOx в отработените газове, като се вземат предвид и други параметри, като инжектираното гориво, масовият въздушен поток, температурата на двигателя и функцията на EGR.
Важно е при проверка на реални данни с диагностичен инструмент да се има предвид, че сензорът за NOx не може да прави разлика между частица NOx и частица амоняк от течността AdBlue.
Ако PPM на NOx се увеличи след SCR по време на шофиране, това означава, че съдържанието на NOx в отработените газове е по-голямо след катализатора, отколкото преди SCR блока.
Винаги проверявайте параметрите в реално време, като обороти на двигателя (RPM), скорост на автомобила, всички EGT сензори, температура на двигателя, диференциално налягане през DPF блока, индекс на саждите в DPF, позиция на педала на газта, активиране на инжектора за дозиране на AdBlue и сензори за NOx.
Всички измервания трябва да се извършват при следните условия: след като изпускателната система е загрята над 250 °C и двигателят е достигнал работна температура:
– Шофирайте направо и поддържайте постоянна скорост от 80 км/ч.
– 3 пълни ускорения до 100%, по възможност в 3-та предавка, последвани от продължително спиране на двигателя (engine braking).
– Работа на празен ход за 2 минути.
Обратното налягане в SCR блока е максимум 5–20 mbar по време на пълно ускорение, но може да бъде леко по-високо при по-големи двигатели. Когато DPF и SCR са интегрирани в един блок (корпус), обратното налягане не може да се измери.
Ако SCR катализаторът е повреден, е важно да се установи основната причина. Продължителността на експлоатация може да се намали поради лошо дизелово масло, голяма консумация на AdBlue, изтичащ горивен инжектор, повреда на DPF, неправилно извършено чип тунинг, прегряване на SCR или механични повреди на двигателя, които могат да доведат до консумация на масло. Моля, проверете също свещите с вграден сензор за налягане, тъй като катализаторната система може да бъде засегната, или въздушния поток на EGR системата, когато ефективността е намалена поради запушен охладител на EGR.
В случай на електрически повреди, имайте предвид, че инжекторът за AdBlue се управлява от ECU чрез PWM сигнал 24 V, а съпротивлението на бобината трябва да бъде в границите 0,5–20 ома.
Процес на контрол на качеството в NRF
В нашата собствена лаборатория на NRF основният тест на системата AdBlue се базира на тест за ефективност. Референтната стойност винаги се задава според спецификациите на OE.
За измерване на ефективността използваме прецизни везни с точност 0,001 г. Този метод ни дава максимална прецизност. Дори ако епруветката не е напълно суха/почистена, можете просто да занулите везните и да извършите измерванията. Това позволява да се измери дори една отделна инжекция от дозиращия модул.
Ако помпата има вграден сензор за налягане, ние сравняваме сензорите на OE и на пробата. Използваме външна помпа с цифров манометър, за да сравним характеристиките на сензорите за налягане. Трябва да сме сигурни, че работят в една и съща гама.
Когато говорим за дозиращите модули за AdBlue при камиони, филтрацията е много важна, тъй като замърсяването може да запуши дюзата на инжектора. Смяната на филтъра е нормална поддръжка. Външният вид на филтъра може да ни покаже състоянието на системата.
Горните снимки показват филтър, инсталиран на въздушния вход на дозиращия модул. Въздушната система на този камион е била в много лошо състояние. Последната снимка показва сравнение между почистен филтър (вляво) и използван, но в добро състояние (вдясно).
Не забравяйте да сменяте филтрите.
Обратен съединител с филтър (вляво) и входен съединител с филтър (вдясно).
3 филтъра в една помпа – основен филтър (големият), входящ филтър и обратен филтър (инсталиран вътре в съединителите).
Нов филтър и използван филтър
Коментари