Снижение вредных выбросов, производимых дизельными двигателями, в атмосферу путем внедрения систем SCR и EGR

Стоит отметить, что эксплуатация автомобилей неразрывно связана с загрязнением окружающей среды, что вызывает ухудшение качества жизни. Так из-за выхлопных газов возникают различного рода заболевания различной тяжести, в том числе из-за шума в крупных городах. Поэтому одним из перспективных направлений изучения является поиск способов уменьшения загрязняющих веществ в выхлопных газах и уменьшения шума при эксплуатации автомобилей.

Поскольку стандарты выбросов для дизельных двигателей становятся все строже, компании производители двигателей применяют технологию обработки отработавших газов SCR ( Selective catalytic reduction - селективное каталитическое восстановление). В системе SCR в отработавшие газы впрыскивается специальная жидкость DEF(Diesel exhaust fluid). Жидкость DEF соответствует стандартам DIN 70070 и ISO 22241. Наиболее известные марки жидкости DEF - AdBlue, Air1 и Greenox. Горячие отработавшие газы превращают DEF в аммиак и углекислый газ. Затем аммиак реагирует с оксидами азота в катализаторе, превращая их в безопасные азот и водяной пар. Расход DEF составляет приблизительно 6% от расхода топлива. Бак и трубопроводы DEF подогреваются, таким образом, система работает и при низкой температуре окружающей среды. В случае замерзания жидкость DEF автоматически размораживается при запуске двигателя. Точка замерзания DEF с содержанием мочевины 32,5 % соответствует -11 °C.

Также для снижения вредных выбросов на автомобили устанавливаются системы EGR ( Exhaust Gas Recirculation).

Система рециркуляции выхлопных газов (англ. Exhaust Gas Recirculation, EGR ) в двигателях внутреннего сгорания-система снижения вредных выбросов в атмосферу, представляющая собой клапан, соединяющий на некоторых режимах работы задроссельное пространство впускного коллектора с пространством выпускного коллектора.

Применяется на бензиновых, дизельных и газовых двигателях. Предназначается для снижения токсичности отработавших газов (содержания оксидов азота NOx: NO и NO2) в режиме частичных нагрузок.

Идея заключается в том, чтобы на определенных режимах работы двигателя подавать некоторую часть отработанных газов из выпускного коллектора во впускной. Повышенное содержание окислов азота в выбросах ДВС вызывается высокой температурой в камере сгорания. Катализатором реакции горения является кислород: чем больше кислорода - тем выше температура. А если подмешать к воздуху выхлопные газы, то содержание кислорода в нем уменьшится. В результате температура сгорания смеси и, соответственно, токсичность выхлопных газов понижаются.

EGR устанавливается и на бензиновые (кроме турбированных), и на дизельные двигатели. За счет избытка воздуха в дизеле образуется большее количество оксидов азота. Кроме улучшения экологических показателей (выброс NOx снижается до 50%), имеются еще некоторые «побочные» положительные последствия. В бензиновых моторах порция выхлопных газов, снижая разряжение во впускном коллекторе, уменьшает насосные потери, что способствует снижению расхода топлива на 2-3%. Работа при пониженной температуре в бензиновых двигателях снижает риск возникновения детонации, а работа дизельных моторов становится более мягкой. Выброс сажи у дизелей с системой EGR уменьшается на10%.

Алгоритм работы EGR зависит от типа двигателя. В дизелях клапан открывается на холостом ходу и подает до 50% объема воздуха на впуске. С ростом оборотов клапан пропорционально закрывается до полного закрытия при максимальной нагрузке. При прогреве мотора клапан также полностью закрыт. В бензиновых двигателях EGR не включается на холодном двигателе, на холостом ходу и на оборотах максимального крутящего момента. При низкой и средней нагрузке система обеспечивает 5-10% подаваемого на впуск воздуха.