NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA URÊ TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL

Khi nhiên liệu diesel cháy, nhiều chất độc hại được thải ra hơn so với động cơ xăng, đó là lý do tại sao các loại xe được trang bị động cơ diesel lại gây ô nhiễm môi trường hơn xăng. Để có thể giảm thiểu được vấn đề này, hệ thống xả đã được thiết kế bao gồm bộ lọc hạt và chất xúc tác. Các nguyên tố này nhằm loại bỏ và trung hòa hydrocacbon, ôxít cacbon, muội than, lưu huỳnh điôxít và các chất độc hại khác.

Trong những năm qua, các tiêu chuẩn về môi trường, đặc biệt là đối với động cơ diesel, đã được thắt chặt. Hiện tại, ở nhiều quốc gia đã có lệnh cấm vận hành các phương tiện không đạt tiêu chuẩn Euro-4, thậm chí có khi còn cao hơn. Để động cơ diesel không bị mất đi tính phù hợp, các kỹ sư đã trang bị cho các đơn vị (bắt đầu từ những sửa đổi của tiêu chuẩn sinh thái Euro4) một hệ thống làm sạch khí thải bổ sung. Nó được gọi là SCR.

Cùng với nó, urê được sử dụng làm nhiên liệu diesel. Hãy xem xét tại sao cần có dung dịch này trên xe hơi, nguyên lý hoạt động của hệ thống làm sạch như vậy là gì, và ưu nhược điểm của nó là gì nhé!

Bản thân từ urê có nghĩa là một chất có chứa muối axit uric - sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi chất ở động vật có vú. Nó thường được sử dụng trong nông nghiệp, nhưng nó không được sử dụng ở dạng thuần túy (dạng nguyên bản) trong ngành công nghiệp ô tô.

Đối với động cơ diesel, một dung dịch đặc biệt được sử dụng, 40% bao gồm dung dịch nước urê và 60% nước cất. Chất này là một chất trung hòa hóa học phản ứng với khí thải và chuyển các ôxít cacbon, hydrocacbon và ôxít nitơ có hại thành khí trơ (vô hại). Phản ứng chuyển đổi khí thải độc hại thành carbon dioxide, nitơ và nước. Chất lỏng này còn được gọi là AdBlue để sử dụng trong hệ thống xử lý khí thải.

Thông thường, một hệ thống như vậy được sử dụng trong xe thương mại. Xe tải sẽ có thêm một bình phụ, cổ bình phụ nằm gần lỗ nạp nhiên liệu. Xe tải không chỉ được tiếp nhiên liệu bằng nhiên liệu diesel, mà dung dịch urê cũng phải được đổ vào một thùng riêng (chất lỏng pha sẵn được bán trong các thùng). Mức tiêu thụ chất phụ thuộc vào loại hệ thống nhiên liệu và mức độ hoạt động hiệu quả của động cơ.

Một chiếc ô tô hiện đại (nhân tiện, một số lượng lớn các mẫu xe chở khách sử dụng nhiên liệu nặng cũng nhận được hệ thống trung hòa như vậy) có khả năng tạo ra từ hai đến sáu phần trăm urê từ tổng lượng nhiên liệu tiêu thụ. Do thực tế là quá trình phun được điều khiển bằng thiết bị điện tử có độ chính xác cao và hoạt động của bản thân hệ thống được cân bằng bởi cảm biến NO, bạn cần thêm thuốc thử vào bình ít hơn nhiều so với việc tự tiếp nhiên liệu cho xe. Thông thường, cần phải tiếp nhiên liệu sau khoảng 8 nghìn km (tùy thuộc vào thể tích của bình).

Chất lỏng cho hoạt động của hệ thống xả không được trộn lẫn với nhiên liệu diesel, vì bản thân nó không dễ cháy. Ngoài ra, một lượng lớn nước và hóa chất sẽ nhanh chóng vô hiệu hóa bơm nhiên liệu áp suất cao và các thành phần quan trọng khác của hệ thống nhiên liệu.

Trong ô tô hiện đại, chất xúc tác được sử dụng để trung hòa các sản phẩm cháy. Tổ ong của chúng được làm từ chất liệu kim loại hoặc gốm sứ. Các sửa đổi phổ biến nhất là được mạ bên trong bằng ba loại kim loại: rhodi, palladium và bạch kim. Mỗi kim loại này đều phản ứng với khí thải và trung hòa hydrocacbon và cacbon monoxit trong điều kiện nhiệt độ cao.

Đầu ra là một hỗn hợp của carbon dioxide, nitơ và nước. Tuy nhiên, khí thải động cơ diesel cũng chứa nhiều muội than và nitơ oxit. Hơn nữa, nếu hệ thống xả được hiện đại hóa để loại bỏ một chất độc hại, điều này có tác dụng phụ - hàm lượng của thành phần khác tăng lên tương ứng. Quá trình này được quan sát trong các chế độ hoạt động khác nhau của bộ nguồn.

Để loại bỏ muội than khỏi khí thải, một bẫy hoặc bộ lọc hạt được sử dụng. Dòng chảy đi qua các ô nhỏ của bộ phận và muội than lắng đọng trên các cạnh của chúng. Theo thời gian, màn hình này bị tắc và động cơ kích hoạt đốt mảng bám, do đó kéo dài tuổi thọ của bộ lọc.

Mặc dù có sự hiện diện của các yếu tố bổ sung trong hệ thống xả của ô tô, nhưng tất cả các chất độc hại không hoàn toàn bị vô hiệu hóa. Vì như vậy, tác hại của động cơ xe không hề giảm. Để cải thiện tính thân thiện với môi trường của phương tiện giao thông, một hệ thống bổ sung khác để làm sạch hoặc trung hòa khí thải động cơ diesel đã được phát triển.

SCR trung hòa được thiết kế để chống lại oxit nitric. Nó được cài đặt theo mặc định trong tất cả các xe chạy dầu diesel tuân thủ Euro 4 trở lên. Ngoài việc xả sạch, nhờ sử dụng urê, hệ thống xả ít bị bám cặn carbon hơn.

Sự hiện diện của hệ thống trung hòa cho phép động cơ đốt trong cũ được điều chỉnh theo các tiêu chuẩn sinh thái hiện đại. Một số xe có thể sử dụng SCR như một thiết bị bổ sung, nhưng đối với điều này, hệ thống xả của xe cần được hiện đại hóa. Hệ thống tự hoạt động trong ba giai đoạn.

Khi nhiên liệu cháy hết trong xi lanh, ở hành trình xả cơ chế phân luồng khí mở van xả. Piston đẩy các sản phẩm cháy vào ống xả chính. Sau đó, dòng khí đi vào bộ lọc hạt, trong đó muội than được giữ lại. Đây là bước đầu tiên trong quá trình làm sạch ống xả.

Dòng khí đã được làm sạch bồ hóng, rời khỏi bộ lọc và được dẫn đến chất xúc tác (một số kiểu bồ hóng tương thích với chất xúc tác trong cùng một vỏ), nơi khí thải sẽ được trung hòa. Ở giai đoạn này, cho đến khi khí nóng đi vào bộ trung hòa, một dung dịch urê được phun vào đường ống.

1. ICE; 2. Bộ phận điều khiển; 3. Thùng thuốc thử; 4. bộ lọcDPF;

5. Đã làm sạch một phần ống xả; 6. Tiêm urê; 7. xúc tác SCR.

Vì dòng khí vẫn còn rất nóng, chất lỏng ngay lập tức bay hơi và amoniac được giải phóng khỏi chất này. Tác động của nhiệt độ cao cũng tạo thành axit isocyanic. Tại thời điểm này, amoniac phản ứng với oxit nitric. Quá trình này trung hòa khí có hại này và tạo thành nitơ và nước.

Giai đoạn thứ ba diễn ra trong chính chất xúc tác. Nó vô hiệu hóa các chất độc hại khác. Sau đó dòng chảy đến bộ giảm thanh và thải ra môi trường.

Tùy thuộc vào loại động cơ và hệ thống xả, quá trình trung hòa sẽ tuân theo một nguyên tắc tương tự, nhưng bản thân việc lắp đặt có thể trông khác nhau.

Một số người lái xe có câu hỏi: Có thể tự tạo ra chất lỏng như vậy không? Về lý thuyết thì hoàn toàn có thể, nhưng các nhà sản xuất không khuyến khích làm điều này. Dung dịch urê tự chế sẽ không đạt yêu cầu chất lượng để sử dụng cho máy móc.

Và có một số lý do cho điều này:

1. Urê, thường được bao gồm trong nhiều loại phân khoáng, có thể được coi là một chất thay thế để tạo dung dịch. Nhưng bạn không thể đến cửa hàng nông sản gần nhất để mua. Nguyên nhân là do các hạt phân bón được xử lý bằng một chất đặc biệt giúp vật liệu rời không bị đóng cục. Thuốc thử hóa học này có hại cho các phần tử của hệ thống thanh lọc sản phẩm đốt. Nếu bạn chuẩn bị một dung dịch dựa trên phân khoáng này, việc lắp đặt sẽ rất nhanh chóng bị lỗi. Không có hệ thống lọc nào có khả năng lọc hết chất độc hại này.
2. Việc sản xuất phân khoáng gắn liền với việc sử dụng biuret (khối lượng cuối cùng của thuốc thử này có thể chứa khoảng 1.6%). Sự có mặt của chất này sẽ rút ngắn đáng kể tuổi thọ của bộ chuyển đổi xúc tác. Vì lý do này, trong quá trình sản xuất AdBlue, cuối cùng chỉ một phần nhỏ biuret (không quá 0.3% tổng thể tích) có thể được bao gồm trong thành phần của nó.
3. Bản thân dung dịch này được tạo ra trên cơ sở nước đã khử khoáng (muối khoáng làm tắc nghẽn tổ ong của chất xúc tác, khiến nó nhanh chóng mất tác dụng). Mặc dù giá của chất lỏng này thấp, nhưng nếu cộng giá phân khoáng và thời gian làm dung dịch vào giá thành của nó, giá thành của thành phẩm sẽ không chênh lệch nhiều so với chất tương tự công nghiệp. Cộng thêm thuốc thử chuẩn bị ở nhà có hại cho xe.

Một câu hỏi phổ biến khác liên quan đến việc sử dụng urê cho động cơ diesel - nó có thể được pha loãng với nước vì lợi ích kinh tế không? Không ai cấm làm điều này, nhưng tiết kiệm không thể đạt được theo cách này. Nguyên nhân là do hệ thống xử lý khí thải sau xử lý được trang bị hai cảm biến được cấu hình để xác định nồng độ NO trong các sản phẩm cháy.

Một cảm biến được đặt phía trước chất xúc tác và cảm biến còn lại ở đầu ra của nó. Đầu tiên xác định lượng nitơ điôxít trong khí thải và kích hoạt hệ thống trung hòa. Cảm biến thứ hai xác định mức độ hiệu quả của quá trình. Nếu nồng độ của một chất có hại trong khí thải vượt quá mức cho phép (32.5%), thì nó sẽ phát ra tín hiệu rằng lượng urê không đủ và hệ thống sẽ tăng thể tích chất lỏng. Kết quả của dung dịch pha loãng, nhiều nước sẽ trôi đi và nhiều nước sẽ tích tụ trong hệ thống xả.

Bản thân urê trông giống như các tinh thể muối không mùi. Chúng có thể được hòa tan trong dung môi phân cực như amoniac, metanol, cloroform, v.v. Phương pháp an toàn nhất cho sức khỏe con người là hòa tan trong nước cất (các khoáng chất là một phần của nước thông thường sẽ tạo cặn trên tổ ong xúc tác).

Do việc sử dụng hóa chất trong việc pha chế dung dịch, việc phát triển urê được thực hiện dưới sự giám sát hoặc với sự chấp thuận của Hiệp hội Công nghiệp Ô tô (VDA).

Ưu điểm quan trọng nhất của việc sử dụng urê trong động cơ diesel là loại bỏ một lượng rất lớn các chất độc hại thải ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu diesel. Chất lỏng này cho phép xe tuân thủ tiêu chuẩn môi trường lên đến Euro6 (điều này bị ảnh hưởng bởi các đặc tính của chính bộ phận và tình trạng kỹ thuật của nó).

Không có thành phần kỹ thuật nào của động cơ thay đổi, vì vậy tất cả những lợi ích của việc sử dụng urê chỉ gắn liền với tác hại của khí thải và những hậu quả sau đó. Chẳng hạn, khi qua biên giới châu Âu, chủ phương tiện sẽ không phải đóng thuế, phạt nặng nếu hệ thống ở quốc gia đó ngừng hoạt động.

Việc tiếp nhiên liệu là không thường xuyên. Mức tiêu thụ trung bình là khoảng 100 ml cho 100 km đây là chỉ số dành cho xe du lịch. Một can 20 lít thường đủ cho 20 nghìn km. Đối với xe tải, lượng urê tiêu thụ trung bình khoảng 1.5 lít trên 100 km. Có thể được đổ trực tiếp vào bình nằm trong khoang động cơ, hoặc vào chỗ nằm gần lỗ nạp bình xăng.

Mặc dù có những ưu điểm rõ ràng của hệ thống đổi mới, nhưng nó có một số nhược điểm lớn. Hãy xem xét chúng để giúp dễ dàng xác định xem có nên sử dụng sự trung hòa này hay không:

+ Nếu một thành phần hệ thống bị lỗi, việc sửa chữa nó sẽ rất tốn kém;

+ Để quá trình trung hòa hiệu quả, cần sử dụng nhiên liệu chất lượng cao (nhiên liệu diesel ít lưu huỳnh);

+ Bất lợi lớn nhất không liên quan đến bản thân hệ thống, mà là với một số lượng lớn chất lỏng giả mạo trên thị trường CIS (gần một nửa số hàng hóa được bán là hàng giả);

+ Sự hiện diện của hệ thống trung hòa làm cho xe đắt hơn;

+ Ngoài việc tiếp nhiên liệu bằng nhiên liệu diesel, bạn cần theo dõi nguồn cung cấp AdBlue;

+ Hoạt động của urê rất phức tạp bởi thực tế là trong sương giá nghiêm trọng (-11 độ), nó sẽ đóng băng. Vì lý do này, sưởi ấm chất lỏng được sử dụng trong nhiều sửa đổi;

+ Chất lỏng có phản ứng và có thể gây bỏng hoặc kích ứng nếu tiếp xúc với tay. Nếu tay không được bảo vệ tiếp xúc với chất, thường xảy ra khi tiếp nhiên liệu từ một hộp lớn, chất lỏng phải được rửa kỹ;

+ Trên lãnh thổ của CIS, có rất ít trạm xăng, ở đó, nếu cần, bạn có thể bổ sung thêm một lượng urê chất lượng cao. Vì lý do này, bạn cần mua chất lỏng có ký quỹ và mang theo bên mình nếu bạn đang lên kế hoạch cho một chuyến đi dài;

+ Chất lỏng có chứa amoniac, khi bay hơi sẽ gây hại cho đường hô hấp của con người.