Датчик аммиака оптимизирует выброс NOX

Рис. Delphi, Iveco

Всего несколько лет назад дизельные двигатели считались экологически чистыми по своей природе. Затем все больше и больше систем очистки дымовых газов стали появляться в их оборудовании

Каталитические нейтрализаторы SCR снижают содержание оксидов азота в выхлопных газах дизельных двигателей. Новое решение Delphi позволяет более точно управлять этими системами.

Каталитический нейтрализатор SCR (селективное каталитическое восстановление), включенный в выхлопную систему, принимает дымовые газы с оксидом азота NOx и дополнительно впрыскиваемый водный раствор мочевины с коммерческим названием AdBlue. В результате химических реакций, происходящих от оксидов азота и мочевины, они превращаются в азот и водяной пар, то есть в безвредные и природные вещества в атмосфере Земли. Однако известно, что состав продуктов любой химической реакции зависит не только от типа участвующих ингредиентов, но и от их весового соотношения. В предыдущих системах SCR расход присадки AdBlue регулировался упрощенным образом, в зависимости от количества сжигаемых в настоящее время доз топлива, то есть косвенно от количества образующихся паров.

Между тем, содержание оксидов азота в выхлопных газах в значительной степени изменяется в зависимости от многих факторов, возникающих в процессе горения, и нет способа непосредственно измерить его. В случае дефицита мочевины определенное количество частиц NOX не перерабатывается, поэтому оно уходит в атмосферу, а в случае избытка - в выхлопных газах, покидающих катализатор, менее вредно для людей и животных аммиак - вещество с неприятным запахом. Пока что конструкторы выбрали меньшее зло, распределяя AdBlue с запасом, позволяющим нейтрализовать максимальное NOX для данного двигателя, чтобы соответствовать существующим экологическим требованиям при любых условиях. На практике с двигателем, который соответствует стандарту Euro 4, AdBlue составляет около 3-4% от количества топлива и 5-7% при соблюдении стандарта Euro 5.

Датчик аммиака Delphi сигнализирует блоку управления о наличии аммиака на выходе катализатора, что позволяет ему непрерывно и точно изменять дозировку мочевины в соответствии с текущими потребностями. Это означает прорыв для систем SCR, сравнимый с введением лямбда-датчиков в выхлопные системы двигателей с искровым зажиганием. С технической точки зрения, это первое практическое использование неравновесной (так называемой теории смешанного потенциала) для электрохимических датчиков, результат работы многих групп ученых и инженеров в Delphi Powertrain Systems. Несомненно, более 30 лет опыта Delphi в разработке и производстве датчиков, анализирующих состав выхлопных газов, способствовали этому успеху.

С помощью датчика аммиака, запатентованного Delphi, можно напрямую измерять его количество в потоке выхлопных газов путем преобразования химической энергии аммиака в электрический сигнал. Они используют системы контроля выхлопных газов, а также диагностику OBD и систему, которая диагностирует состав раствора мочевины в баке. Чувствительность прибора позволяет определять концентрации аммиака в диапазоне от 0 до 100 частей на миллион (частей на миллион). С точки зрения конструкции это устройство характеризуется высокой прочностью и надежностью в сложных условиях эксплуатации выхлопных систем дизельных двигателей, то есть при высоких температурах и высоких расходах газа.

Первоначально аммиачные датчики будут использоваться в больших и средних коммерческих автомобилях, оснащенных двигателями с высокой тягой. В 2012 году их производство начнется на европейском авторынке. Позже они, безусловно, будут использовать системы SCR для легковых и специальных автомобилей.