AdBlue®-Tanks

Entstehung und Anwendung des SCR-Systems

In dem Maße, wie das Umweltbewusstsein und das Verständnis für die negativen Auswirkungen von Luftschadstoffen auf die menschliche Gesundheit und die Ökosysteme gewachsen sind, wurden Maßnahmen zur Verringerung der von Kraftfahrzeugen verursachten Schadstoffemissionen ergriffen.

All diese Bemühungen zielen darauf ab, die immer strengeren Emissionsnormen zu erfüllen, die hauptsächlich von europäischen Regulierungsbehörden festgelegt werden. Diese Normen, wie z. B. die Euro-Normen, geben Leitlinien für die maximal zulässigen Emissionswerte verschiedener Schadstoffe vor. Einer der Schlüsselfaktoren, auf den man sich besonders konzentriert hat, sind Stickoxide (NOx).

Die 2014 eingeführte Euro-6-Norm beispielsweise legt sehr strenge NOx-Emissionsgrenzwerte für in der Europäischen Union verkaufte Neuwagen und Transporter fest. Für Dieselfahrzeuge erfordert dies den Einsatz fortschrittlicher Emissionskontrolltechnologien, einschließlich SCR-Systemen.

Ursprünglich wurde das SCR-System vor allem für schwere Nutzfahrzeuge entwickelt, hielt aber auch schnell Einzug in Personenkraftwagen. Sein Ursprung liegt in der Notwendigkeit, die NOx-Emissionen durch selektive katalytische Reduktion wirksam zu verringern. Dabei handelt es sich um einen chemischen Prozess, der schädliche Stickoxide in umweltverträgliche Stoffe wie Stickstoff und Wasser umwandelt.

Dank des SCR-Systems können Fahrzeuge die NOx-Emissionen bei minimalen Auswirkungen auf die Motorleistung und den Fahrkomfort wirksam reduzieren. Auf diese Weise ist das SCR-System zu einem unverzichtbaren Bestandteil der heutigen Pkw, Transporter und Lkw geworden und trägt zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele bei, indem es die negativen Auswirkungen des Straßenverkehrs auf die Umwelt und die öffentliche Gesundheit verringert.

Aufbau und Funktionsweise des SCR-Systems

Das SCR-System (Selective Catalytic Reduction - Selektive katalytische Reduktion) besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten, die zusammenarbeiten, um Stickoxide (NOx) im Motorabgas wirksam zu reduzieren. Im Folgenden werden der Aufbau und die Hauptkomponenten des SCR-Systems beschrieben:

1. AdBlue®-Flüssigkeitstank: Ein Tank mit einer Harnstofflösung, die meist als AdBlue® oder DEF (Diesel Exhaust Fluid) bezeichnet wird und in den Abgasstrom eingespritzt wird, um NOx zu reduzieren. Dieser Tank befindet sich normalerweise in der Nähe des Kraftstofftanks.
2. Dosierpumpe: Eine Pumpe, die die AdBlue®-Lösung je nach Betriebsbedingungen des Motors in der richtigen Menge aus dem Tank zum Injektor fördert.
3. SCR-Systemsteuergerät: das elektronische System, das für die Steuerung aller Komponenten des SCR-Systems, einschließlich der Dosierpumpe, der Einspritzdüse und der Sensoren, verantwortlich ist. Das Steuergerät überwacht auch verschiedene Motorparameter und Fahrbedingungen, um eine optimale Effizienz des SCR-Systems zu gewährleisten.
4. AdBlue®-Injektor: Das Bauteil, das für die genaue Dosierung der AdBlue®-Lösung in den Abgasstrom im Abgassystem verantwortlich ist. Der Injektor befindet sich vor dem SCR-Katalysator.
5. SCR-Katalysator: Die Hauptkomponente des SCR-Systems, die einen Katalysator enthält, der aus chemisch aktiven Substanzen wie Vanadiumoxid auf einem Zeolith-Träger besteht. Hier findet die chemische Reaktion zur selektiven katalytischen Reduktion von NOx mit Ammoniak aus der AdBlue®-Flüssigkeit statt.
6. NOx-Sensoren: Sensoren, die den Gehalt an Stickstoffoxiden im Abgas überwachen und vor und nach dem SCR-Katalysator angebracht sind. Die Informationen dieser Sensoren werden verwendet, um die AdBlue®-Dosierung zu steuern und den Betrieb des SCR-Systems zu optimieren.

Die selektive katalytische Reduktion (SCR) ist ein chemischer Prozess, der die von Dieselmotoren erzeugten Schadstoffe reduziert. Insbesondere wandelt SCR die schädlichen Stickoxide (NOx) in Stickstoff und Wasser um. Die NOx-Reduktionsreaktion findet statt, wenn die Gase die SCR-Katalysatorkammer durchströmen. Vor dem Eintritt in die Katalysatorkammer wird ein Reduktionsmittel (AdBlue®-Flüssigkeit) eingespritzt und mit den Abgasen vermischt. Die eingespritzte Flüssigkeit wirkt als Katalysator und löst die chemische Reaktion aus, die zur Umwandlung von NOx in Stickstoff und Wasser erforderlich ist. Die in Fahrzeugen verwendete Flüssigkeit wird AdBlue® oder DEF (Diesel Exhaust Fluid) genannt.

AdBlue®-Flüssigkeit (DEF)

AdBlue®-Flüssigkeit ist eine wässrige Harnstofflösung, die aus 32,5% Harnstoff und 67,5% entionisiertem Wasser hergestellt wird. AdBlue® (DEF) wird in einem Tank gelagert, aus dem es während des Fahrzeugbetriebs entnommen wird. Besitzer von Autos mit kleinen Tanks müssen es etwa alle 5.000 Kilometer nachfüllen, die mit den größten Tanks sogar alle 20.000 Kilometer.

Eigenschaften der AdBlue®-Flüssigkeit:

• Klare und geruchlose Flüssigkeit, die als ungiftig und sicher für Transport und Lagerung eingestuft ist
• Empfohlene Haltbarkeitsdauer: 12 Monate
• Gefrierpunkt: -11 °C
• Die Hydrolyse erfolgt ab +30 °C
• Die Kristallisation während des Trocknens kann zu Korrosion führen, daher sollten verschüttete Stoffe mit Wasser aufgewischt werden.
• Wirkt korrosiv auf Eisen, Kupfer, Bronze und einige Aluminiumlegierungen

AdBlue® gefriert bei -11°C, so dass der AdBlue®-Schlauch und die Pumpe in kalten Gebieten einfrieren können. Außerdem sind AdBlue®-Füllstands- und Temperatursensoren im Tank angebracht, um sicherzustellen, dass AdBlue® jederzeit die richtige Temperatur hat, damit es sicher verwendet werden kann. Damit das SCR-Abgasnachbehandlungssystem bei niedrigen Temperaturen arbeiten kann, muss eine ausreichende Menge an gefrorenem DEF in kürzester Zeit, idealerweise in der Größenordnung von Minuten, wieder in einen flüssigen Zustand gebracht werden.

In Europa schreibt die Verordnung (EG) Nr. 692/2008 in Anhang XVI, Punkt 10 vor, dass DEF aus einem gefrorenen Tank mit einer Kerntemperatur von -15°C (5°F) innerhalb von 20 Minuten nach dem Anlassen des Motors verfügbar sein muss. Daher sind die meisten Tanks mit elektrischen AdBlue®-Heizungen ausgestattet.

Aufbau und Funktionsweise des AdBlue®-Tanks

In Fahrzeugen der Marke PSA/Stellantis mit HDi/BlueHDi-Motoren werden Tanks verwendet, in denen mehrere wichtige Komponenten des SCR-Systems enthalten sind. Dazu gehören:

1. AdBlue®-Tank mit Volumenmesssystem
2. Heizelemente
3. Elektronischer Controller zur Steuerung des Systembetriebs
4. Förderpumpe
5. Druckspeicher
6. Solenoidventil
7. Druck- und Temperatursensoren

Das System beginnt mit der Dosierung von AdBlue® in das Abgassystem, sobald die Abgastemperatur einen ausreichend hohen Wert erreicht (in der Regel etwa 175^oC). Dann wird eine Pumpe aktiviert, die das AdBlue® unter Druck in die Einspritzdüse drückt, die es direkt in das Abgassystem vor dem SCR-Katalysator dosiert. In der Regel befindet sich vor dem Katalysator ein Mischer, der dazu beiträgt, das eingesprühte Mittel mit dem Abgas zu vermischen, um eine effektive chemische Reaktion zu gewährleisten.

Regenerationsprozess des AdBlue®-Tanks

Die Technologie für die Regeneration von AdBlue®-Tanks ist eine Eigenentwicklung, die durch die Arbeit des Forschungs- und Entwicklungsteams zusammen mit der Technikabteilung entstanden ist. Der Regenerationsprozess ist in Phasen unterteilt, mit aufeinanderfolgenden Schritten wie: technische Zustandsbewertung, Tankreinigung, Demontage von Komponenten, Komponentendiagnose, Austausch von Komponenten, Montage und abschließende Funktionsprüfung und Qualitätskontrolle des AdBlue®-Tanks nach dem Regenerationsprozess. Die hohen Standards unseres Regenerationsverfahrens für den AdBlue®-Tank, die durch die TÜV-ISO 9001-Zertifizierung bestätigt werden, garantieren einen störungsfreien Betrieb des Bauteils für einen Zeitraum von 24 Monaten.

Der Regenerationsprozess besteht aus den folgenden Schritten:

1. Vorläufige Überprüfung
2. Reinigung des Tanks
3. Überprüfung nach der Reinigung
4. Demontage von Bauteilen
5. Überprüfung der Tankkomponenten
6. Austausch von beschädigten und kritischen Tankteilen (mechanische Teile, Elektronik, Dichtungen usw.).
7. Montage der Komponenten, Fertigstellung des Tanks
8. Abschließende Diagnoseprüfung
9. Auswertung der Ergebnisse von Funktionstests
10. Endgültige Qualitätskontrolle.

Ursachen und Arten von Schäden an AdBlue®-Tanks

Die häufigsten Schäden an AdBlue®-Tanks sind:

1. Leckagen: Das Austreten von AdBlue®-Flüssigkeit kann durch mechanische Beschädigungen des Tanks, Lecks in Schlauchverbindungen oder beschädigte Dichtungen verursacht werden.
2. Kristallisation: Die AdBlue®-Flüssigkeit kann im Tank auskristallisieren, insbesondere wenn sie extrem niedrigen Temperaturen ausgesetzt ist, was zur Verstopfung von Leitungen oder Düsen im Einspritzsystem führen kann. Dieses Phänomen kann durch die Verwendung von AdBlue®-Flüssigkeit von unzureichender Qualität begünstigt werden.
3. Verwendung einer anderen Flüssigkeit (Kraftstoff, Wasser): Wenn eine andere Flüssigkeit als AdBlue® verwendet wird, wie z. B. Kraftstoff oder Wasser, kann es zu Leckagen und Undichtigkeiten kommen, die zu Schäden an den Tankkomponenten und dem gesamten AdBlue® Einspritzsystem führen können. 
4. Elektronische/elektrische Fehler: Elektronische Fehler im Steuerungssystem des SCR-Systems können zu Fehlfunktionen von Flüssigkeitsstands-, Temperatur- und Drucksensoren oder anderen elektronischen Komponenten führen, die die Effizienz und Leistung des AdBlue®-Einspritzsystems beeinträchtigen können.

Die häufigsten Symptome des Versagens sind:

1. Anzeige im Kombiinstrument - "UREA (oder AdBlue) Fehler im Abgasnachbehandlungssystem: Anfahren für xxxx km verboten".
2. Gleichzeitig leuchtet oder blinkt die UREA-Leuchte, die Motorfehlerleuchte und die SERVICE-Leuchte sind eingeschaltet.
3. Das Steuergerät registriert den Fehler P20E800 (P20E8) - "AdBlue-Druck - Druck zu niedrig".