Nitrogén-oxid katalizátor és regenerálás a haszongépjárművekben

Az Euro VI előírások jelentős változásokat hoztak a haszongépjárművek dízelmotorjainak kipufogógáz-tisztításában. 2014. január 1-jétől minden legyártott haszongépjármű-dízelmotornak meg kell felelnie a „VI-os” előírásban foglaltaknak. Az újonnan fejlesztett motorokat már idén január 1-jéig típusvizsgálat alá kellett vetni az Euro VI előírásai szerint. A római szám mutatja, hogy a 3,5 tonna feletti járművek motorjáról van szó.

A kutatók és mérnökök már régen dolgoznak a fizikai és kémiai eljárások fejlesztésén, a katalizátortechnikán és ehhez szorosan kötve a motorfejlesztésen, hiszen a jövő követelményei már tíz évvel ezelőtt is ismertek voltak. A haszongépjárművek kipufogógáz-tisztításában, az Euro VI életbelépésével, lassan már számunkra is tisztázódnak a technikai megoldások.

Az Euro VI előírások szigorúsága

A határértékek rendkívül szigorúak:

• A NOX 80%-kal csökken - 0,40 g/kWh értékre (a teszt állandó üzemállapotában).
• A NOX 77%-kal csökken - 0,46 g/kWh értékre (a teszt változó üzemállapotában).
• A részecskék kibocsátása 50%-kal csökken - 0,01 g/kWh értékre.

Ez utóbbi valójában még szigorúbb, mivel nemcsak a tömeg, de a részecskék száma is számít. Elsősorban ezért van szükség a dízel részecskeszűrő (DPF) alkalmazására. További szigorú követelmény, hogy meghatározzák a motor élettartama alatt megengedett romlás mértékét is, mely szinte elhanyagolhatóan csekély.

A már - például a személygépkocsi-dízelmotorok világából - ismert elemeket rakták össze az új, Euro VI-os emissziótechnikába. Minden kifinomultabb és csúcsra járatott lett, kevésbé hibatűrőek, már kis rendellenesség esetén is „beszólnak” a vezetőnek, hogy valami nincs rendben. A gépjárműfenntartóknak ez új kihívást jelent, sokkal nagyobb gondosság és figyelem kell ezekhez a motorokhoz, hogy folyamatosan névleges állapotban tudják a szállítási feladatot teljesíteni. Tervezetten nagy gondot kell fordítani a karbantartásra, ha nem akarjuk, hogy teljesítménycsökkentéssel „büntessen”, vagy nagy költségű javítást kelljen rajtuk végezni.

Kipufogórendszerek katalizátor nélkül

Az Euro VI emissziótechnika rendszerelemei

Az Euro VI emissziótechnika haszongépjárműveknél szinte kivétel nélkül az alábbi rendszerelemekből épül fel:

• Oxidációs katalizátor (DOC)

  Az oxidációs katalizátorral (DOC) indul, mely a kipufogógáz CO- és HC- komponenseit oxidálja, és részben oxidálja a nitrogén-monoxidot is NO2-vé. Ha a DOC-ot követő részecskeszűrőt annak regenerálásához fel kell melegíteni, akkor a DOC előtt befecskendezett gázolajat is oxidálja, hogy ezzel a kipufogógázt felmelegítse. A DOC átmenőcsatornás, platinabevonatú, kerámiahordozójú katalizátor.

• Részecskeszűrő (DPF)

  A második elem a részecskeszűrő, a DPF. Kerámia falszűrő platina bevonattal, tehát a kipufogógáznak teljes mennyiségében át kell mennie a szűrőfalon. A koromrészecskék és az olajhamu lerakódik a szűrő falán. Minden gáz halmazállapotú kipufogógáz-alkotó áthalad rajta. Ha a korommennyiség eléri a kritikus értéket, tehát már nagyon fojtja a gázáramot, a szűrőt regenerálni kell. A lerakódott korom, ha megvan a kellő hőmérséklet, elég, azaz szén-dioxid lesz belőle. A koromszemcsékre rakódott szénhidrogének is oxidálódnak.

  A DPF regenerációját nagyban segíti a kipufogógáz NO2-tartalma. (Ezért is kell a DOC!) A korom (szén) és a nitrogén-dioxid egymással reakcióba lép: a korom szén-dioxiddá oxidálódik, miközben a nitrogén-dioxid redukálódik és nitrogénmolekula lesz belőle. Ezt nevezzük SCRT tisztítási reakció folyamatnak. Az NO2-reakció kisebb hőmérsékleten már végbemegy, mint a „klasszikus” szénoxidáció a kipufogógáz oxigéntartalmával.

  A DPF végleg eltömődhet, ha az olajhamu azt eltömi. Ez fedélzeten - normál üzemi körülmények között - nem távolítható el belőle. A javítóipari tisztítási eljárással azonban regenerálható. A DPF élettartamát nagyon csökkenti, ha a motor - befecskendezési hiba miatt - túlzottan kormol és ehhez megnövekedett olajfogyasztás is társul. A beleégő olaj-korom végzetes lehet.

  Accord 2001 katalizátor karbantartás

• Szelektív Katalitikus Redukció (SCR)

  Harmadik lépcsőben a kipufogógáz nitrogén-oxid (NO és NO2) tartalmától kell megszabadulni. Nagy dízelmotoroknál ez kizárólag az SCR-eljárással lehetséges. Az SCR a szelektív katalitikus redukció rövidítése. Feladata, hogy a füstgázban lévő nitrogén-oxidokat nitrogénné és vízzé alakítsa. A redukcióhoz segédanyag szükséges. A segédanyag karbamid, melyet a kipufogórendszerbe vizes oldatában fecskendezünk be. A vizes oldat európai fantázianeve AdBlue.

  Az AdBlue-t az SCR-katalizátor előtti kipufogócső-szakaszba fecskendezzük be. Az AdBlue alapos elkeveredése szükséges, ezért ide különféle áramlásterelő „mixereket” építenek be. A kipufogócsőben az AdBlue karbamidjából - reakciók sorozatán keresztül - ammónia jön létre. Thermolízis során ammónia és izociánsav keletkezik, majd az izociánsav hidrolízise során ammónia, illetve széndioxid keletkezik.

  Az SCR-katalizátorban az ammónia a nitrogén-oxidokkal reakcióba lép, melynek eredménye a nitrogén-oxidok redukciója. Tehát az SCR-ből nitrogénmolekulák, nitrogéngáz lép ki. A nitrogén-oxid és a nitrogén-dioxid arányának 1:1-nek kell lennie, de mivel a dízelmotorok nitrogén-dioxidot nem bocsátanak ki, a megfelelő arányért a DOC felel. Ezeknek a kémiai reakcióknak a végbemenetele nagyon fontos, a szükséges anyagok megfelelő arányban kell jelen legyenek.

• Ammónia „slip” katalizátor (ASC)

  Mivel az AdBlue mennyisége egészen pontosan, főleg változó motorüzemben nem mérhető be, ezért az SCR-ből fel nem használt ammónia (NH3) is kikerülhet. Ennek eltüntetéséhez van szükség az emissziótechnika negyedik elemére. Az ASC-katalizátor (van, aki CUC-katalizátornak nevezi) a rendszer záró, platinatöltetű oxidációs katalizátora. Ebben nemcsak az ammónia bomlik el (a hidrogén oxidálódik vízzé és lesz belőle nitrogénmolekula), hanem más, az SCR-ben képződő anyag is semlegesíthető.

Dióhéjban, és emlékeztetőként ez a rendszer „képlete”.

Hogyan Javítsuk a Katalizátor Hőmérséklet Jeladó Hibáját?

A szűrődob belső felépítése: 1 - kipufogógáz a motortól, 2 - DOC, előtte áramlásrendező, 3 - DPF, kilépés a szabadba, 4 - AdBlue befecskendezőfúvóka, 5 - AdBlue keverőtér, 6 - SCR, 7 - ASC, 8 - NOx -szondák, 9 - kipufogógáz-kilépés a szabadba.

Ezek után nézzünk néhány példát az Euro VI emissziótechnikájára.

Gyártói megoldások

Scania

A Scania ügyfelei hat különböző Euro VI motor közül választhatnak.

Rövidítések: XPI - nagynyomású CR-befecskendezés, EGR - kipufogógáz-visszavezetés, VGT - vezetőlapát-állítású turbótöltő („geometriás” töltő), FGT - fix geometriás turbótöltő, DOC - dízel oxidációs katalizátor, SCR - nitrogén-oxid redukciós katalizátor (szelektív katalitikus redukció), DPF - részecskeszűrő.

A katalizátorok száma és elrendezése különbözik, lehet több DPF és SCR+ASC egység is. Külön hangtompító dob nem szükséges.

A Scania előírása szerint az LDF-3 hosszú csereintervallumú kenőolaj használata kötelező, amelyet kifejezetten az Euro 6-os és a részecskeszűrővel ellátott motorok számára fejlesztettek ki.

A rendszer két érzékelő segítségével figyeli az integrált részecskeszűrő előtti és utáni nyomás közti különbséget, amely alapján kikövetkeztethető az eltömődöttség foka, és ezáltal meghatározható a regeneráció szükségessége. A regeneráció rendszeresen, menet közben megy végbe. Ha a szűrőt ezután is eltömíti a korom, a vezető számára üzenet jelenik meg a központi kijelzőn.

A 9 literes motoroknál, ha a kipufogógáz kis hőmérsékletű, az utókezelő rendszer megfelelő működése miatt extra gázolajat fecskendeznek be a DOC elé. Az alapjáraton járatott motor az utókezelő rendszer lehűlését idézi elő.

Egyes típusoknál nincs kipufogógáz-visszavezetés, ezek AdBlue fogyasztása a tüzelőanyagfogyasztás 6%-a környékén van. Az EGR-SCR technológia kombinációját alkalmazó motorokban ez az érték 3% körül mozog, ami azonban nagy rakománytehernél, nagy magasságban vagy hideg időben több lehet.

Euro VI motorok esetében különösen fontos a kipufogógáz megfelelő hőmérséklete mind az SCR működéséhez, mind a DPF regenerálásához. Azokban az alkalmazásokban, ahol a motor csak ritkán dolgozik teljes terhelés mellett, a Scania azt ajánlja ügyfeleinek, hogy az Euro 5 motorokhoz viszonyítva valamivel kisebb teljesítményű motort válasszanak. Javítani fogja a hatékonyságot, ha a motor egy kicsivel nagyobb terhelésen dolgozik, mivel így a kipufogógáz hőmérséklete könnyebben tartható nagyobb értéken.

A szűrődob mindegyik soros motor esetében azonos méretű. A V-8 motoroknál 270 mm-rel hosszabb, mert két párhuzamos részecskeszűrőt, három párhuzamos SCR- és ASC-katalizátort tartalmaz.

Az AdBlue tartályok széles skálája lehetővé teszi, hogy azt a tüzelőanyag-tartály kapacitásának megfelelően, vagy az alkalmazott technológia (EGR+SCR vagy csak SCR) függvényében válasszák meg. Az oldalra szerelhető AdBlue tartályok: 30, 60 vagy 90 literesek, míg az elrejtett AdBlue tartályok: 58 és 100 literesek, illetve van egy 60 literes az extra alacsony alvázakhoz.

IVECO

Az IVECO Euro VI-os motorjait az FPT Industrial S. p. A. (FIAT Powertrain Technologies) fejlesztette. Az emissziótechnikájukat HI-eSCR névre keresztelték. Motorjaik EGR nélküliek, amit rendkívüli előnyként említenek. A nitrogén-oxid-semlegesítés hatásfokát így is több mint 95%-ban jelölik meg, és mint mondják, mások ezt csak EGR-rel érik el.

VOLVO

A VOLVO Euro VI-os haszongépjármű-dízelmotorjainak alapadatait táblázatba foglaltuk.

Valamennyi motor emissziótechnikája „klasszikus” felépítésű, mindegyik motoron van kipufogógáz-visszavezetés.

DPF-regenerálás

A kipufogógáz-tisztító egység - a szűrődobból, más megnevezés szerint „modularizált utókezelő egység” - legkényesebb eleme a részecskeszűrő (DPF), mert eltömődése esetén lehetetlenül a motorüzem. A DPF országúti üzemben folyamatosan önregeneráló. A lerakódó korom, kellő kipufogógáz-hőmérséklet esetén folyamatosan leég, ezzel mindenkor tisztán tartja a szűrőt.

Ha erősen gátolt haladású forgalomban, sok alapjárattal, kis terheléssel, sok stop-starttal tarkított a motorüzem, akkor nincsenek meg a regenerálás feltételei. Ilyenkor a rendszer „intézkedik”, hogy a fedélzeti regenerálás végbemehessen: növeli a kipufogógáz-hőmérsékletet, más beavatkozások mellett például késői befecskendezéssel vagy kipufogócsőbe történő befecskendezéssel (ha ez kiépített).

Egy eltömődési szintnél a műszerfali kijelző utasítja a vezetőt nagyobb terhelésű motorüzem beállítására (emelkedőn való haladás vagy nagyobb sebességű haladás), ha ezt az útviszonyok megengedik. Ilyenkor a műszerfalon megjelenő szöveg: Particulate filter regeneration required.

Ha ez nem lehetséges, út menti parkolóba kell beállni és elindítani a kényszerregenerálást, megnyomva az erre szolgáló gombot. A motor növelt fordulaton jár, és a kipufogócsőből fehér füst távozik. Az erre vonatkozó műszerfali utasítás szövege: Stationary regeneration required.

Ha fatális mértékű már az eltömődés, akkor az autót szervizbe kell vinni. Az üzenet: Particulate filter workshop maint. required - azaz műhelyben végzendő szűrőkarbantartás szükséges.

Karbantartás és problémák

DPF karbantartás

A DPF cseréjét a haszongépjárműveknél nagyszerűen megoldották. A DPF-et, a szűrőbetétet ki lehet a szűrődobból venni! A dob homlokoldalát vagy annak egy fedelét levéve, a DPF (egy vagy kettő) célszerszámmal kihúzható. A dob tömítéseire vigyázzunk! Új szűrőt behelyezve, az autó ismét menetkész. A szűrőt arra feljogosított vállalkozás vagy a gyár megbízottja tisztítja, az ismét felhasználható. Normál körülmények között az első három olajcsere után kell a DPF-et cserélni. Utána minden második után. (Ez az előírás gyártónként és a motor felhasználási területétől függően változhat.)

A Scania karbantartási utasítása szerint a részecskeszűrő csereintervalluma az üzemeltetés jellegétől függ, a hosszú távú fuvarozásban általában körülbelül 240 ezer kilométerenként szükséges cserélni. A Scania a Scania Service Exchange DPF szűrők használatát javasolja, hogy a lehető legkevesebb időt kelljen a járműnek a szervizben töltenie.

SCR problémák és a katalizátor tisztítása

Az SCR-ben lerakódás nem képződhet, mert az előtte lévő koromszűrő a kipufogógázból a részecskéket már kiszűrte. Más probléma azonban felléphet! Ha az AdBlue befecskendezés meghibásodik (sugárképtorzulás, utócsepegés, szabályozási problémák, befecskendezés az előírt gázhőmérséklet alatt stb.) vagy az AdBlue minősége nem megfelelő, az AdBlue-ból szilárd lerakódás képződhet. Ezek eltávolítására, az SCR tisztítására már nincs egyszerű hozzáférés. Majd az „élet” meghozza a megoldást, mert egyébként az SCR is tisztítható. Megérheti, mert egy komplett szűrődobcsere csillagászati összegre rúg.

A katalizátor felépítése kívülről egy lemez borítással kezdődik, mely első sorban a katalizátor védelmére szolgál. A lemez borítás alatt egy hőálló gyapottal bélelt úgynevezett méhsejtes kialakítású kerámia betét fekszik, ami a katalizátormag névre hallgat. A katalizátor védelmére, egy elasztikus fémfonattal rugalmasan rögzített lemezházba helyezik.

Problémák merülhetnek fel amennyiben nem sikerült a katalizátornak átalakítani a gázokat. Ennek több oka lehet, például, elégetetlen üzemanyag kerül a katalizátorba, és a hő hatására a katalizátorban begyulladhat az el nem égett üzemanyag, és kiéghet a katalitikus anyag.

Katalizátortisztítás vagy javítás házilag?

Mivel a dízelautók részecskeszűrői házilag is tisztíthatóak, sokan hiszik, hogy ez a katalizátorra is ugyanúgy igaz. Ahhoz persze, hogy ezt az állatást megerősíthessük vagy megcáfolhassuk, tudnunk kell, hogy melyik alkatrész mit is csinál. Először is részecskeszűrő a dízelautók alkatrésze, és azért felel, hogy kiszűrje a szilárd koromrészecskéket. Persze nem arról van szó, hogy a katalizátor ne tudna elszennyeződni, mint a részecskeszűrő, hanem arról, hogy mivel más részecskéket kell megszűrnie, a szennyeződések is mások, ennél fogva a tisztítás sem lehet ugyanaz.

Aki a már a magasnyomású vízsugár alkalmazásán gondolkodik, mondván a részecskeszűrőnél bevált, jót tesz majd a katalizátornak is, az gyorsan felejtse el. Tisztításra van lehetőség, de egyáltalán nem ez lesz a módja.

Aki azt állítja, hogy nem lehet a katalizátort házilag kitisztítani, az téved. Lehet, a kérdés inkább az, hogy megéri-e? Mivel a részecskeszűrőt lehet regenerálni úgy, hogy megjáratjuk jól az autót, sokan hiszik, hogy ezt a katalizátorral is meg lehet tenni. A regenerálás lényegében a korom elégetését jelenti, amihez hő kell és oxigén. Az oxigénnel még nem lenne gond, a hő viszont érdekes kérdés. A korom elégetéséhez 550-600 fok körüli hőmérséklet kellene, a katalizátor pedig 200 foknál kezd el működni, vagyis nem lesz elég meleg, tehát ezt az ötletet el is lehet vetni.

Marad a tisztítófolyadékok vagy tisztítóhabok használata, melyekből rengetegféle van. Előnyük, hogy nem igényelnek szerelőt, mi magunk is meg tudjuk csinálni a tisztítást. Ettől függetlenül persze diagnosztikára szükség lenne, amit meg csak a szervizben tudunk megtenni. Ráadásul ez csak ideiglenes megoldás, pár ezer kilométert fogunk csak nyerni vele, így nem biztos, hogy megéri. Jobban járunk, ha tisztítás helyett, inkább cserében gondolkodunk. Ha nincs lehetőségünk azonnal egy cserére, tehetünk egy próbát a tisztítással, de hosszú távon nem fogja megérni.

Általában nem a katalizátor vagy a részecskeszűrő szokott elromlani, hanem valami más, nagyobb gond okozza a problémát ezeknél az alkatrészeknél. Ennél fogva előbb a kiváltó okot érdemes megkeresni. A katalizátor javításán általában a tisztítását szokták érteni, amit meg már az előbb említett módon el lehet végezni, nem igazán éri meg.

Miután megbizonyosodott arról, hogy a katalizátor eltömődött vagy megsérült, két lehetőség közül választhat a probléma megoldásához: távolítsa el a katalizátort vagy cserélje ki egy új készülékkel. Mindkét eset elég költséges megoldás. Mi megoldást kínálunk a katalizátor Carbon Cleaner technológiával történő tisztításához, ami lényegesen olcsóbb, mint az eltávolítás vagy újra való cserélés költsége, és mindezt szétszerelés nélkül. Engedje, hogy a Carbon Cleaner tisztítsa meg a katalizátorát 45 perc alatt.

Ha az Ön autójának a katalizátora nem tisztítható, akkor is tudunk megoldást, ami kiváltja a katalizátor cseréjét!

Ha a katalizátor járatai eldugulnak, akkor a katalizátor tisztítás tökéletes megoldást nyújt, és ezzel komoly összegeket spórolhatunk meg. Amennyiben a katalizátorral más probléma van (esetleg a P0420 vagy P0430-as hibakód áll fent), akkor nem tisztítjuk a katalizátort, hanem más eljárással megjavítjuk.

Az interneten szörfölve rengeteg csodaszerrel találkozhatunk, de ezek persze annyira segítenek a katalizátor újjá varázsolásában, mint a sokat reklámozott gyógygombák a rákgyógyításban. Olyan „okos” megoldással is találkozhatunk, mint az etanol, a benzin stb. Nem szeretnénk senkit egy szép álomból felébreszteni, de ezek a megoldások nem működnek. Megoldásként a professzionális alkatrésztisztítást javasoljuk. A speciális katalizátor tisztítással nem húzzuk ki a konyhapénzt a család alól, ugyanakkor az esetek 98%-ban elkerülhető a katalizátor cseréje.

A katalizátor eltávolításának kockázatai

Egyrészt, a katalizátor eltávolításával az autónk szennyezni fogja a környezetet. Másrészt, a katalizátor egy kötelező elem, ha műszaki vizsga során vagy bármilyen más ellenőrzés alkalmával kiderül, hogy nincs bent ez az alkatrész a helyén, akkor még a forgalomból is kivonhatják az autónkat. Ezt semmi esetre sem érdemes kockáztatni. Ráadásul az autónk épségét is kockáztatjuk, mivel a katalizátor eltávolításával változni fog a teljesítménye, és nem biztos, hogy pozitív irányba.

Ha jól működik, akkor semmiben. Nem azért készült, hogy fokozza a motor teljesítményét, hanem azért, hogy feleslegesen ne szennyezzük a levegőt. Persze a levegőszennyezés szóra sokan legyintenek, ha éppen arról van szó, hogy ez a saját zsebükből húzza ki a komolyabb összegeket. De gondoljunk csak bele, az MTI eredményei szerint a magyar lakosság 45%-a közlekedik autóval. A hibás működést a motorerő csökkenése, illetve a fogyasztás növekedése is jelezheti, mert az eltömődött járatokon nehezebben jut át a kipufogógáz.

tags: #nitrogenoxid #katalizator #regenalasa

• A WoT-ban használt harckocsi jelzések jelentése
• Minden a Hyundai Auto Klubról
• Polmo kipufogó kínálat Land Rover Freelanderhez
• Használt Hyundai H100 kínálat Ausztriában
• Fékrásegítő javítása Swiftben