Izpušni plini brez dizelskega oksida - je to mogoče? | 2020

Vsebina:

Anonim

Dizelski motorji gorivo bolj učinkovito porabijo v primerjavi s svojimi bencinskimi motorji - in tako izpuščajo znatno manjše količine ogljikovega dioksida toplogrednih plinov (CO t2) - predvsem zato, ker dizelski motorji delujejo s presežnim zrakom v tako imenovanem vitkem načinu. Zaradi "presežnega" kisika v izpušnih plinih pa se trismerni katalizator, ki ga poznamo iz bencinskih motorjev, ki pokvari več kot 98 odstotkov strupenega NOx v izpušnih plinih, ne more uporabljati v dizelskih motorjih.

Za čiščenje izpušnih plinov dizelskega goriva NOx se uporablja metoda, ki je bila prvotno razvita za denitrifikacijo izpušnih plinov elektrarn. Pred približno desetimi leti so na ceste dosegli prvi tovornjaki s to novo tehnologijo. Metoda uporablja vodno raztopino sečnine s trgovskim imenom "AdBlue" za pretvorbo NOx v neškodljiv dušik z različnimi kemijskimi reakcijami v posebnem SCR (selektivnem redukcijskem) katalizatorju, ki je optimiziran za zmanjšanje NOx. AdBlue se prenaša v ločenem rezervoarju v avtomobilu in ga je treba vedno znova polniti, običajno med servisiranjem vozila.

Vendar so sistemi SCR bistveno bolj zapleteni kot konvencionalni tristezni katalizator v bencinskih motorjih. Na primer, odmerek AdBlue je treba natančno nastaviti na količino NOx, ki jo oddaja motor. Prenizek odmerek ne zmanjša predpisanega NOx in previsok odmerek povzroči nezaželene emisije amoniaka. Pri temperaturah pod 200 ° C se AdBlue nagiba k tvorbi ostankov, ki sčasoma zamašijo katalizator SCR. Posledično je treba SCR sisteme prilagoditi različnim tipom motorjev in pričakovani spremembi obremenitve - tj. Voznosti - in optimizirati, kar je kompleksen in zato drag postopek.

EURO-6: enaka zgornja meja NOx za bencin in dizelsko gorivo

SCR sistemi so se šele začeli uporabljati v dizelskih avtomobilih. Omejitve, ki so trenutno predpisane v Evropi in ZDA, zahtevajo, da katalizatorji SCR zmanjšajo raven NOx v izpušnih plinih dizelskega goriva za več kot 95 odstotkov. Poleg tega je zaradi norme EURO-6, ki je bila uvedena septembra 2014, za bencinska in dizelska vozila prvič veljala enaka meja NOx. Pred tem je bila slednjim vedno dovoljena nekoliko višja emisija NOx v Evropi.

Empov laboratorij avtomobilskih pogonskih tehnologij, ki ga vodi Christian Bach, že nekaj let proučuje takšne sisteme in vzpostavlja poseben laboratorij za visoke temperature. Dva doktorska študenta v Bachovi ekipi trenutno preučujeta različne postopke injekcije AdBlue, da bi dosegli najbolj optimalno nebulizacijo in homogeno porazdelitev vodne raztopine sečnine v izpušnih plinih. Raziskovalci uporabljajo laserske merilne tehnike za kvantificiranje in vizualizacijo kapljic AdBlue v pretoku izpušnih plinov ter preučevanje njihove uparitve in kemične pretvorbe.

Boljše tehnično razumevanje čistejšega dizelskega goriva

Eksperimentalni rezultati se uporabljajo v sodelovanju s sodelavci iz ETH Zurich in Politecnico di Milano za parametriranje računalniških simulacij injekcij AdBlue fizično pravilno in validacijo simulacijskih modelov. Takšne simulacije omogočajo, da se stopnja pretvorbe katalizatorja napove v različnih delovnih pogojih. »Empa zato še dodatno prispeva k zmanjšanju NOx v izpušnih plinih dizelskega goriva,« pravi Bach. "Bolje ko bomo podrobneje razumeli te tehnologije, bodo bolj čisto dizelska vozila vozila po ulicah." Projekte podpira Zvezni urad za okolje (FOEN) in Kompetenčni center za energijo in mobilnost (CCEM) v domeni ETH ter se izvajajo v sodelovanju z različnimi industrijskimi partnerji.