Воскресенье, 21 апреля 2019

Системы очистки отработавших газов

Количество автомобилей с каждым годом увеличивается. Это в конечном счете привело к тому, что значительную часть загрязнений, которые попадают в воздух, составляют выхлопные газы двигателей автомобилей. Для борьбы с этим производители двигателей непрерывно разрабатывают системы очистки отработавших газов. Давайте рассмотрим системы, которые применяются в конструкции дизельных двигателей.

000037

Первой системой доочистки выхлопных газов была система EGR. Смысл технологии EGR довольно прост - для того, чтобы снизить температуру в камере сгорания мы добавляем в воздух, поступающий в двигатель, некоторое количество выхлопных газов. Для чего нам необходимо снижать температуру в камере сгорания? Для уменьшения количества оксидов азота, которые образуются только при высоких температурах. Для образования оксидов азота температура в камере сгорания должна быть приблизительно 5000С. Если температура снижается до 4000С - 4800С, то оксиды азота просто не образуются и бороться уже не с чем.

Вопрос стоит только в количестве выхлопных газов, которые возвращаются в двигатель. Лидером в этом вопросе является компания DAF, которой удалось создать систему EGR, отвечающую требованиям ЕВРО 5, в которой до 80% выхлопных газов возвращается в камеру сгорания.

Попробуем представить, как будет чувствовать себя двигатель, которому вместо свежего воздуха, наполненного кислородом, поставляют отработавшие газы, наполненные сажей, твердыми частицами и пр. Ему становится гораздо труднее и возникает необходимость предъявления новых, повышенных, требований к моторным маслам. 

000036

Следом за EGR появились фильтры твердых частиц DPF. На рисунке помимо самого фильтра DPF можно увидеть катализатор окисления DOC, который позволяет при меньших температурах дожигать некоторое количество частиц, которые скапливаются в самом фильтре DPF. Если фильтр в процессе работы двигателя забивается частицами (несгоревшее топливо, моторное масло и т.д.), то система управления двигателем, зачастую без ведома водителя, впрыскивает дополнительное количество топлива, которое повышает температуру выхлопных газов. В результате этого все твердые частицы "дожигаются" до безвредных элементов (углекислоты, водяного пара и т.д.). Данная процедура называется "регенерацией".

Третья система, которая решила оставшиеся проблемы с вредными выбросами в отработавших газах, была система селективной каталитической нейтрализации SCR. Принцип работы этой системы достаточно прост - в отработавшие газы перед прохождением через систему SCR впрыскивается раствор AdBlue (полимочевина), который вызывает преобразование оксидов азота в газообразный азот и водяной пар.

Эти три системы в различных комбинациях присутствуют практически на всех дизельных двигателях. Если ненадолго вернуться к графику выхода стандартов, ограничивающих выбросы в отработавших газах дизельных двигателей, то можно отследить взаимосвязь выхода на рынок систем доочистки отработавших газов с выходом новых стандартов. Так, например, документ EPA 07 потребовал обязательного применения фильтров твердых частиц DPF. Выпуск документа EPA 10 сделал обязательным применение системы селективной каталитической нейтрализации SCR в Северной Америке.