Конструкторы прибегают к всевозможным ухищрениям, чтобы сделать свои автомобили более экологичными. Автомобиль был разработан с использованием солнечных батарей, электрических и гибридных силовых установок и водородной технологии. Многие из этих решений просочились на производственную линию, а некоторые так и остались доживать свой век, будучи внедренными лишь в прототипы. Кстати, технология Bluetec, которую Mercedes-Benz использует в своих дизельных автомобилях, хоть и не является революционной, но достаточно хорошо очищает выхлопные газы.
Грех сомневаться в эффективности этой системы. Судите сами, благодаря его использованию инженерам удалось достичь уровня выбросов, который за счет оксидов азота остается в пределах стандартов Евро-5 и даже Евро-6 с минимальными изменениями в топливной аппаратуре. Как же устроено это чудо инженерной мысли?
Корпус каталитического нейтрализатора изготовлен из двойных стенок, между которыми находится жаропрочная оболочка. Внутри тела находятся керамические или металлические «соты», покрытые тонким слоем химически активного вещества — катализатора. В результате действия каталитического агента токсичные соединения CO, CH и NOx окисляются или восстанавливаются до углекислого газа CO2, азота N2 и воды H2O.
Трехкомпонентные системы нейтрализации
Сегодня трехкомпонентные системы нейтрализации используются во многих современных автомобилях. Они относительно просты, не слишком дороги в производстве, обладают достаточной прочностью и, надо сказать, неплохо справляются со своей задачей. В этих катализаторах платина и палладий «борются» с CO (угарным газом) и CH (углеводородами), а родий «борется» с NO (оксидами азота). Если не вдаваться в подробности, то в «противогазе» эти токсичные компоненты окисляются или восстанавливаются до углекислого газа CO2, азота N2 и воды. Если с вредоносным «трио» на бензиновых двигателях химики научились бороться довольно успешно, то при очистке выхлопа дизельных двигателей они столкнулись с некоторыми проблемами.
Многие модели автомобилей оснащены двух- или даже трехкомпонентными нейтрализаторами. Обычно они состоят из нескольких секций с различными катализаторами — платиной, родием, палладием.
Все бы ничего, но особенность образования дизельной смеси такова, что при ее работе выделяются не только упомянутые вредные компоненты, но и, кстати, большое количество сажи, которая является «провокатором» роста раковых клеток. И это еще не все! Особенностью дизельных двигателей является то, что при уменьшении доли сажи в выхлопных газах, наоборот, содержание NOx начинает резко возрастать. И наоборот. Отметим, что преимущество в ту или иную сторону зависит не только от совершенства процесса смешивания, но и от режима работы.
Bluetec для дополнительной очистки дизельных выхлопов
Таким образом, получается, что для комплексной доочистки дизельных выхлопов требуется более сложная система, состоящая из нескольких компонентов. Надо сказать, что таких систем было разработано довольно много — Toyota, Citroen и Mitsubishi экспериментировали с ними. Среди них есть очень интересные примеры, но, к сожалению, в большинстве случаев по своей сложности они напоминают гидролизные установки нефтеперерабатывающих заводов. Они не только громоздки и тяжелы, но и дороги настолько, что их использование в массовом производстве ставит под сомнение их экономическую эффективность.
Дизельные красавцы Artego, Actros и Axor доступны в различных версиях и могут соответствовать стандартам Евро-4 и Евро-5.
Хотя, надо отдать должное, им удалось найти решение проблемы сажи относительно быстро и, что самое главное, дешево. Инженеры-химики разработали специальные накопительные сажевые фильтры, которые сейчас можно встретить в большом количестве современных дизельных двигателей. С CO и HC в этих двигателях эффективно справляются обычные катализаторы окисления. Но как насчет NOx? Ведь его количество при определенных режимах работы дизельного двигателя может увеличиваться настолько, что становится проблематичным соблюдение стандартов Евро-4 или тем более Евро-6.
13-метровый Mercedes-Benz Tourismo, выпущенный в прошлом году, соответствует стандартам Евро-4.
Ответ пришел от Mercedes с его технологией Bluetec. Именно эта система доочистки выхлопных газов, самая простая и успешная в своем роде, позволила дизельным двигателям вписаться в перспективу самых жестких стандартов по всем статьям, включая оксиды азота. Однако не все знают, что под «знаменем» Bluetec в автомобилях Mercedes и Chrysler используется не один, а три подвида системы, которые существенно отличаются друг от друга. Но сначала.
Компания DaimlerChrysler первой внедрила эту систему, которая основана на впрыске искусственной мочевины AdBlue в выхлопную систему. Корпорация выпустила прототипы технологии мочевины Bluetec на дороги в 2002 году. Потребовалось несколько месяцев дорожных испытаний в Европе и Америке, прежде чем система оправдала себя и могла быть запущена в производство. К началу 2005 года дизельные грузовики компании уже были оснащены этой системой. Затем эта технология была спокойно перенесена на междугородние и международные автобусы. А совсем недавно эта технология была распространена на легковые автомобили, такие как внедорожник Mercedes-Benz GL и Mercedes E 320 CDI Bluetec.
А это не что иное, как дозирующее устройство, контролирующее подачу мочевины AdBlue в выхлопную трубу грузовика Actros.
Описание системы Bluetec — как работает
Грузовая версия Bluetec является самой простой и работает следующим образом: специальный активный агент AdBlue, который представляет собой водный раствор мочевины (вода + аммиак), впрыскивается в выхлопную трубу через специальное дозирующее устройство и смешивается с выхлопными газами.
Mercedes оснастил собственные сервисные центры и некоторые станции технического обслуживания специальными дозаторами для заправки баков мочевиной.
Затем эта «адская» смесь поступает в специальный нейтрализатор SCR (Selective Catalytic Reduction). Здесь аммиак из AdBlue под воздействием каталитических веществ при температуре около 250-300°C вступает в химическую реакцию с оксидами азота. В результате NOx «расщепляется» на безвредный азот и воду. Разумеется, остальные вредные компоненты также подвергаются дожиганию.
Bluetec для легкого автомобиля
А вариант, устанавливаемый на внедорожник Vision GL 320 Bluetec, еще более умен. Эта версия работает следующим образом: практически сразу после выпускного коллектора выхлопные газы поступают в окислительный каталитический нейтрализатор, который совмещен с сажевым фильтром. Кстати, в этом комбинированном «очистителе» нет ничего особенного — большинство современных дизельных двигателей оснащены им. Платина и палладий «борются» с CO и CH, в то время как фильтр улавливает и затем окисляет твердые частицы углерода, т.е. сажу.
Элементы системы нейтрализации на основе мочевины, устанавливаемые на легковые автомобили.
Так выглядит многоступенчатая система доочистки выхлопных газов, установленная на внедорожнике Mercedes-Benz Vision GL 320 Bluetec.
Затем частично очищенный выхлопной газ поступает в смесительную камеру выхлопной системы и смешивается с AdBlue. Последняя стадия очистки происходит в селективном каталитическом нейтрализаторе SCR, как и в «грузовом» варианте системы. Только после этого многоступенчатого процесса очистки выхлопные газы «выпускаются».
История создания системы Bluetec
Модель Vision GL 320 Bluetec (справа) была показана на Детройтском автосалоне 2006 года. Дизельный V6 CDI развивает 211 л.с. и 540 Нм крутящего момента. При этом уровень загрязнения окружающей среды соответствует нормам Евро-4. Трехтонный махаон с таким «двигателем» расходует 9,4 литра дизельного топлива на сто километров в смешанном режиме.
Расход искусственной мочевины не так велик, как может показаться на первый взгляд — всего около 0,1 литра на 100 километров. Это означает, что 20-литрового бака AdBlue хватит более чем на 20 000 километров пробега. Это означает, что вы можете пополнять бак при каждом регулярном обслуживании. Для грузовых автомобилей ситуация аналогична, но количество жидкости на километр пробега несколько выше.
Давно названный прототип Bluetec Jeep Grand Cherokee Engineering Concept с трехлитровым дизельным двигателем CRD был представлен Chrysler на автосалоне в Детройте в прошлом году. Американский конгломерат умалчивает о серийном производстве таких автомобилей.
Проблемы и минусы системы Bluetec
Конечно, у Bluetec есть и отрицательные стороны. И дело не только в цене — система очень требовательна к качеству топлива и может нормально работать только на топливе с минимальным содержанием серы. Кроме того, система громоздка в обслуживании. Другая проблема заключается в том, что раствор AdBlue замерзает уже при температуре минус 11,5°C.
В Mercedes GL 320 Bluetec, а также в Jeep Grand Cherokee Engineering Concept с Bluetec и других автомобилях с технологией мочевины бак для реагентов ушел под землю.
Поэтому ультрачистые дизели с AdBlue актуальны в регионах, где минимальная температура не опускается ниже минус 5-8 градусов Цельсия. То есть в относительно теплых европейских странах или южных штатах Америки. Например, в экологически неблагополучной Калифорнии.
Немцы представили миру Mercedes-Benz Vision C 220 Bluetec весной 2007 года, буквально за неделю до Женевского автосалона. Двигатель этого седана «дымит» настолько чисто, что соответствует требованиям Евро-6, которые вступят в силу только в 2015 году.
Осознавая эти недостатки, Мерседес приступил к разработке системы без мочевины того времени. Поэтому был создан еще один вариант, который, кстати, уже используется в седанах и универсалах Mercedes E 320 CDI Bluetec. Здесь разработчики пошли другим путем — с помощью электроники они слегка изменили схему впрыска во всех режимах. Они также решили подвергнуть выхлопной газ четырехступенчатой очистке без использования жидкого реагента.
Именно так построена четырехступенчатая система доочистки без мочевины (Mercedes E 320 CDI Bluetec).
Он состоит из платинового окислительного каталитического нейтрализатора, сажевого фильтра и двух каталитических нейтрализаторов SCR, которые «борются» исключительно с оксидами азота. Автомобили, оснащенные такой четырехступенчатой системой очистки выхлопных газов, продаются исключительно в США и соответствуют самым строгим стандартам по составу оксидов азота в выхлопных газах в Калифорнии. Кстати, стандарты NOx, принятые в штате Калифорния, примерно соответствуют уровню Евро-5.
Как устроена системы Bluetec очистки выхлопа автомобиля
А это на самом деле X-Ray Mercedes E 320 CDI Bluetec с системой последовательной четырехступенчатой очистки выхлопных газов без мочевины. Судьба этого Mercedes довольно забавна, поскольку изначально автомобиль был запрещен к продаже в Калифорнии за несоответствие экологическим стандартам. Однако после небольшой работы над ошибками немцы ворвались на автомобильный рынок южного штата целиком.
Теперь нет никаких сомнений в будущем технологии Bluetec. Но пока лидером в производстве таких автомобилей является Mercedes-Benz. Кстати, в консорциум Bluetec раньше входил и Volkswagen, но потом по какой-то причине конгломерат решил не отставать от своих коллег. Тем не менее, продажи автомобилей Bluetec только начинаются, и нет уверенности, что другие производители не сделают нечто подобное в будущем. Все это, однако, как обычно, не относится к России — с нашим дизельным качеством…..
В этом году во Франкфурте Mercedes представил модель S-400 Bluetec Hybrid. Эта разработка интересна тем, что в ней сочетаются две экологические технологии: гибридная система привода и многоступенчатая система очистки выхлопных газов с использованием AdBlue. Усилия инженеров привели к тому, что автомобиль с отрывом соответствует стандартам Евро-6. Откроем секрет, штутгартские инженеры готовятся выпустить ML 450 Hybrid и E300 Bluetec Hybrid к 2009 году.
Scania и MAN, кстати, готовят технологии Mercedes довольно сильную альтернативу. Они объявили о выпуске дизеля V8 с технологией EGR, который будет соответствовать стандарту Евро-5 уже в 2008 году. «Они уже имеют «шестипроходные» дизели стандарта Евро 5. Однако следует отметить, что Scania и MAN не используют технологию SCR (как Bluetec), но имеют более точный контроль фаз впрыска и каталитическую систему доочистки с рециркуляцией выхлопных газов.»
Источник: drive..ru
