Karbamid a dízelhez: mire van rá szükség és hogyan működik

A dízelmotorok egyik kellemetlen jellemzője a káros anyagok, különösen a nitrogén-oxidok magas szintű kibocsátása a légkörbe. A környezetvédelmi előírások szigorodásával a mérnököknek új módszereket kellett kitalálniuk e vegyületek semlegesítésére. A tisztítórendszerek után jött létre a nitrogén-oxidok szelektív katalitikus redukciójának (SCR) technológiája, amelyhez karbamidoldatra volt szükség. Vagy más szóval AdBlue. Értsük meg, mi ez, és miért van rá szüksége egy modern autónak.

Miért van szükség az AdBlue (karbamid)

reagensre?
Mi az a karbamid a dízelekhez? Gyakran AdBlue néven emlegetik, bár ez egyszerűen egy bejegyzett védjegy, amelyet a karbamid demineralizált vízben lévő oldatára használnak. Az AdBlue-t csak az SCR-technológiában használják a dízel kipufogógázban lévő nitrogén-oxidok kibocsátásának csökkentésére – egy olyan reakció egyik komponenseként, amely az ártalmatlan nitrogént az oxidjaiból redukálja.

A folyékony reagens a jármű kipufogórendszerébe kerül, ahol a kipufogógázokkal (EG) reagálva segít a nitrogén-oxidokat ártalmatlan anyagokká, például vízgőzzé és nitrogénné alakítani. Ma e technológia nélkül a dízelmotoros autók nem képesek megfelelni az Euro-5 protokollt meghaladó környezetvédelmi előírásoknak.

Az AdBlue márka, amelynek jogai a Német Autóipari Szövetség (VDA) tulajdonában vannak, karbamid vizes oldatát állítja elő. Egyrészt a dízelhez használt karbamid összetétele egyszerű: 32,5% tisztított karbamid (a helyes kémiai neve szénsavdiamid) és 67,5% demineralizált víz.

Az oldat előállításának technológiája azonban összetett és nem minden gyártó számára elérhető. Az eljárás megköveteli a folyadék lelkiismeretes tisztítását a külső szennyeződésektől. Az AdBlue nevet pedig csak a VDA-dokumentumok és az ISO 22241 nemzetközi szabvány (Németországban – DIN 70070, Oroszországban – GOST R ISO) szerinti jellemzőknek való megfelelés ellenőrzése után lehet a tartályon feltüntetni.

A 2000-es évek elején a sorozatgyártású járművek dízelmotorjaihoz (először teherautókban és buszokban, majd személygépkocsikban) az elsők között használt karbamidoldatot a Daimler AG, amely bevezette a BlueTec nevű, saját fejlesztésű rendszert a dízelmotorok kipufogógázainak tisztítására.

Oroszországban 2022-ben mindössze négy AdBlue-gyártó volt, amelyek legális és kiváló minőségű terméket állítottak elő. Az AdBlue reagens nem tévesztendő össze a közönséges karbamiddal, amelyet műtrágyaként, az állatok élelmiszer-adalékaként vagy a farmakológiában használnak.

Az SCR-rendszer kialakítása és alapelvei

A modern autókban a káros kibocsátások (szénhidrogének, kén, korom, nitrogén-oxidok és mások) maximális csökkentése érdekében a kipufogórendszerben mérnöki megoldások egész komplexumát alkalmazzák.

Közös nevük a katalitikus elemek. Ezek közé tartoznak a kipufogórendszer katalizátorai, valamint a kizárólag dízelautókban használt részecskeszűrők.

És mi a helyzet a dízelekhez való karbamiddal: mire való? A karbamid használatán alapuló SCR-neutralizációs technológia célja, hogy a kipufogógázok további tisztításával még környezetbarátabbá tegye a kipufogógázt.

Az SCR-semlegesítő rendszerben kevés alkatrész található. Azonban nemcsak rendszeres utántöltést és a karbamidszint-ellenőrzést igényel egy speciális tartályban, hanem rendszeres karbantartást is.

Az alábbi példa a rendszer kialakítására és működtetésére teljes mértékben igaz a Daimler AG BlueTec rendszerére. Más gyártók rendszerei a részletekben eltérhetnek, de általánosságban ugyanazon az elven működnek.

Az AdBlue folyadékot egy speciális tartályba töltik, amelynek térfogata a gépkocsikban 5 és 35 liter között változik. A tartály általában fűtőberendezéssel van felszerelve, amely megakadályozza, hogy a karbamidoldat megfagyjon a hidegben (kristályosodása mínusz 11 Celsius-fokos hőmérsékleten következik be).

Az autókban az AdBlue-tartály töltőnyílása különböző helyeken található: a benzintartály nyílás alatt, a csomagtartóban vagy a motorháztető alatt. A karbamid az ellátócsöveken keresztül a katalizátor előtt a kipufogórendszerbe áramlik.

A fúvóka és a keverő (keverő) segítségével a reagens 4,5-8,5 bar nyomás alatt porlasztva van egy komplex kialakítású katalizátorban (katalitikus SCR-konverter), ahol több szakaszban és a nitrogén-oxidok hatástalanítása a biztonságos anyagok – vízgőz és szabad nitrogén – állapotába.

A folyamatot az elektronika irányítja – vezérlő SCR-blokk, amely a nitrogén-oxid NOx-t ellenőrző érzékelő leolvasásai alapján adagolja az oldatot.

A dízel karbamid fogyasztása a különböző autótípusok esetében egyedi. A személygépkocsiknál egy tankolás legfeljebb 20 000 kilométer megtételére elegendő, a tervezett karbantartást és szükség esetén az AdBlue feltöltését pedig 10 000 kilométerenként egyszer kell elvégezni.

A dízelüzemanyag-fogyasztás százalékában kifejezve az AdBlue-fogyasztás a következőképpen alakul: személygépkocsik esetében az üzemanyag-fogyasztás 4%-a, nehéz tehergépkocsik esetében pedig akár 6%-a is lehet. Általánosságban ez tűrhető, bár egy 5 literes AdBlue-kaniszter ára összehasonlítható egy hasonló mennyiségű, mondjuk hűtőfolyadék árával.

A karbamid előnyei és hátrányai a dízelekhez

Az ilyen rendszerek előnyeit több pontban lehet megfogalmazni, amelyek teljes mértékben érvényesek a szigorú környezetvédelmi előírásokkal és korlátozásokkal rendelkező országokban.

A karbamid dízelmotorokhoz való használatának előnyei:

1. Környezetvédelmi küldetés – a kibocsátás csökkentésének lehetősége az Euro-6 és szigorúbb előírásoknak megfelelően.
2. A járműhasználati adó csökkentése és a környezetvédelmi előírások be nem tartása miatti büntetések minimalizálása azokban az országokban, ahol ez a gyakorlat alkalmazható (ezért likviditás a másodlagos piacon).
3. Előnyök megszerzése a fizetős autópályákon való vezetéskor, valamint számos településre való belépéskor (releváns a haszongépjárművek tulajdonosai számára).
4. Viszonylag egyszerű SCR-modulok csatlakoztatása, ami némileg növeli a dízelautók költségeit.
5. Katalizátorokkal, ERG-rendszerrel és részecskeszűrő rendszerrel való kompatibilitás.
6. Növekvő motorteljesítmény és csökkentett üzemanyag-fogyasztás.

Vannak objektív hátrányok is, amelyek gyakran komolyan megnehezítik az autó üzemeltetését. Különösen a hideg orosz éghajlaton.

A karbamid használatának hátrányai:

• magas fagyáspont. Súlyos fagyban a karbamid kikristályosodhat a rendszerben, ezáltal megzavarva a motor működését. Ha az AdBlue-ellátás megszűnik (még akkor is, ha éppen elfogyott a tartályból), a dízelmotorok vészüzemmódba kapcsolnak, és korlátozzák a teljesítményt, vagy egyáltalán nem indulnak el. Egyébként a leolvasztás után az AdBlue működő tulajdonságai egy ideig megmaradnak.
• Szükséges, hogy a csomagtartóban vagy a garázsban karbamidkészlet legyen. A karbamid tárolása felelősségteljes vállalkozás. Fontos, hogy ne csak a szigorúan plusz tartományban lévő szigorú hőmérsékleti rendszert tartsuk be. A reagens aktív, képes kölcsönhatásba lépni az öntött vassal, rézzel, alumíniummal és számos más fémmel. Az AdBlue ellenjavallt az üzem- és kenőanyagokkal, oldószerekkel és más autóipari vegyi anyagokkal való érintkezés. És az eltarthatósági idő – nem több, mint egy év.
• A rendszer elemeinek javítási és karbantartási költségei jelentősek.
• Oroszországban sok hamisított AdBlue reagens van, amelyek között nehéz azonosítani az eredeti és biztonságos terméket. Nemcsak a tisztítórendszer egészének élettartama, hanem magának a motornak az egészsége is gyakran a reagens minőségétől függ.
• A dízelüzemanyag minőségével szemben támasztott magas követelmények. Talán a fő ellenjavallat az oroszországi SCR-neutralizációs rendszerek számára.

Eredmények összefoglalása

• A dízelben lévő karbamidot a környezetvédelmi teljesítmény javítására használják, és az ezen alapuló reagens az AdBlue nevet viseli.
• Az AdBlue működésének elve a kipufogógázokban lévő nitrogén-oxidokkal való kölcsönhatás ártalmatlan nitrogén és gőz felszabadulásával.
• Az SCR-semlegesítő rendszerek fő előnye továbbra is az autó ökológiai osztályának az Euro-6-os szabványra való emelésének lehetősége.
• Oroszországban az AdBlue összetételen alapuló rendszerek nem vertek gyökeret a karbamid hidegben való sebezhetősége, a dízelüzemanyag és maga a reagens alacsony minősége, valamint az ilyen járművek magas karbantartási költségei miatt.