Zbiorniki AdBlue®

Geneza i zastosowanie układu SCR

W miarę narastającej świadomości ekologicznej oraz coraz głębszego zrozumienia negatywnego wpływu zanieczyszczeń powietrza na zdrowie ludzi i ekosystemy, podjęto działania mające na celu ograniczenie emisji szkodliwych substancji generowanych przez pojazdy silnikowe.

Wszystkie te wysiłki były ukierunkowane na spełnienie coraz bardziej rygorystycznych norm dotyczących emisji spalin, ustalanych głównie przez europejskie organy regulacyjne. Normy te, takie jak normy Euro, stanowią wytyczne dotyczące maksymalnych dopuszczalnych poziomów emisji różnych substancji szkodliwych. Jednym z kluczowych czynników, na którym skupiono szczególną uwagę, stały się tlenki azotu (NOx).

Przykładowo normy Euro 6, wprowadzone w 2014 roku, określają bardzo restrykcyjne limity emisji NOx dla nowych samochodów osobowych i dostawczych sprzedawanych na terenie Unii Europejskiej. W przypadku samochodów z silnikami wysokoprężnymi wymaga to zastosowania zaawansowanych technologii kontroli emisji, w tym układów SCR.

Pierwotnie rozwijany głównie dla pojazdów ciężarowych, układ SCR szybko znalazł swoje zastosowanie również w samochodach osobowych. Jego geneza wiąże się z koniecznością skutecznego redukowania emisji NOx poprzez selektywną katalityczną redukcję, czyli proces chemiczny, który konwertuje szkodliwe tlenki azotu na substancje obojętne dla środowiska, takie jak azot i woda.

Dzięki układowi SCR, samochody mogą skutecznie ograniczać emisję NOx przy minimalnym wpływie na wydajność silnika oraz komfort jazdy. W ten sposób układ SCR stał się nieodzowną częścią współczesnych pojazdów osobowych, dostawczych i ciężarowych, pomagając w osiągnięciu celów zrównoważonego rozwoju poprzez zmniejszenie negatywnego wpływu transportu drogowego na środowisko i zdrowie publiczne.

Budowa i zasada działania układu SCR

Układ SCR (Selective Catalytic Reduction) składa się z kilku kluczowych komponentów, które współpracują w celu skutecznej redukcji tlenków azotu (NOx) w spalinach silnika. Oto opis budowy i głównych komponentów układu SCR:

1. Zbiornik na płyn AdBlue®: Zbiornik zawierający roztwór mocznika, najczęściej nazywany AdBlue® lub DEF (Diesel Exhaust Fluid), który jest wtryskiwany do strumienia spalin w celu redukcji NOx. Zbiornik ten jest zazwyczaj umieszczony w pobliżu zbiornika paliwa.
2. Pompa dozująca: Pompa, która dostarcza roztwór AdBlue® ze zbiornika do wtryskiwacza w odpowiedniej ilości w zależności od warunków pracy silnika.
3. Sterownik systemu SCR: Układ elektroniczny odpowiedzialny za kontrolę wszystkich elementów układu SCR, w tym pompy dozującej, wtryskiwacza, czujników. Sterownik monitoruje również różne parametry silnika i warunki jazdy w celu zapewnienia optymalnej efektywności układu SCR.
4. Wtryskiwacz AdBlue®: Element odpowiedzialny za precyzyjne dawkowanie roztworu AdBlue® do strumienia spalin w układzie wydechowym. Wtryskiwacz jest umieszczony przed katalizatorem SCR.
5. Katalizator SCR: Główny element układu SCR, który zawiera katalizator złożony z substancji aktywnych chemicznie, takich jak tlenek wanadu na podłożu zeolitu. To tutaj zachodzi reakcja chemiczna selektywnej redukcji katalitycznej NOx przy udziale amoniaku pochodzącego z płynu AdBlue®.
6. Czujniki NOx: Czujniki monitorujące poziom tlenków azotu w spalinach, umieszczone przed i za katalizatorem SCR. Informacje z tych czujników są wykorzystywane do kontroli dawkowania AdBlue® oraz optymalizacji pracy układu SCR.

Selektywna redukcja katalityczna (SCR) to proces chemiczny zmniejszający zanieczyszczenia wytwarzane przez silniki wysokoprężne. W szczególności SCR przekształca szkodliwe zanieczyszczenia tlenkiem azotu (NOx) w azot i wodę. Reakcja redukcji NOx zachodzi podczas przechodzenia gazów przez komorę katalizatora SCR. Przed wejściem do komory katalizatora wtryskiwany jest reduktor (płyn AdBlue®), który miesza się ze spalinami. Wtryskiwany płyn działa jak katalizator wywołujący reakcję chemiczną niezbędną do przekształcenia NOx w azot i wodę. W pojazdach stosowany jest płyn nazywany AdBlue® lub DEF (Diesel Exhaust Fluid).

Płyn AdBlue® (DEF)

Płyn AdBlue® to wodny roztwór mocznika sporządzony z 32,5% mocznika i 67,5% wody dejonizowanej. AdBlue® (DEF) magazynowany jest w zbiorniku, skąd pobierany jest podczas eksploatacji pojazdu. Właściciele samochodów z małymi zbiornikami muszą go uzupełniać co mniej więcej 5000 kilometrów, a te z największymi nawet co 20000 kilometrów.

Charakterystyka płynu AdBlue®:

• Czysta i bezwonna ciecz klasyfikowana jako nietoksyczna oraz bezpieczna w transporcie i przechowywaniu
• Zalecany okres przechowywania to 12 miesięcy
• Temperatura zamarzania: -11 °C
• Hydroliza zachodzi od temperatury +30 °C
• Krystalizacja podczas wysychania może powodować korozję, dlatego rozlane ciecze należy czyścić wodą
• Działa korodująco na żelazo, miedź, brąz i niektóre stopy aluminium

AdBlue® zamarza w temperaturze -11°C, więc wąż i pompa AdBlue® mogą zamarznąć w zimnych rejonach. W zbiorniku zamontowane są także czujniki poziomu i temperatury AdBlue®, które dbają o to, aby AdBlue® przez cały czas pracował w odpowiedniej temperaturze, dzięki czemu można go bezpiecznie stosować. Aby układ oczyszczania spalin SCR działał w niskich temperaturach, wystarczająca ilość zamrożonego DEF musi zostać przywrócona do stanu płynnego w możliwie najkrótszym czasie, najlepiej rzędu minut.

W Europie rozporządzenie (WE) nr 692/2008 określa w załączniku XVI pkt 10, że DEF z zamrożonego zbiornika o temperaturze wnętrza -15°C (5°F) musi być dostępny w ciągu 20 minut po uruchomieniu silnika. Dlatego większość zbiorników wyposażona jest w elektryczne podgrzewacze AdBlue®.

Budowa i zasada działania zbiornika AdBlue®

W pojazdach marek koncernu PSA/Stellantis z silnikami HDi/BlueHDi stosowane są zbiorniki, które zawierają w sobie kilka głównych komponentów układu SCR. Są to między innymi:

1. Zbiornik na płyn AdBlue® z układem pomiaru jego ilości
2. Elementy grzewcze
3. Sterownik elektroniczny zarządzający pracą układu
4. Pompa podająca
5. Akumulator ciśnienia
6. Elektrozawór
7. Czujniki ciśnienia i temperatury

Układ zaczyna dawkować płyn AdBlue® do układu wydechowego w momencie gdy temperatura spalin osiągnie odpowiednio wysoką wartość (zwykle około 175^oC). Aktywowana jest wtedy pompa, która pod ciśnieniem tłoczy AdBlue® do wtryskiwacza, a ten dawkuje go bezpośrednio do układu wydechowego przed katalizator SCR. Przed katalizatorem zwykle znajduje się mikser, który wspomaga odpowiednie wymieszanie rozpylanego czynnika ze spalinami w celu zapewnienia efektywnej reakcji chemicznej.

Proces regeneracji zbiornika AdBlue®

Technologia regeneracji zbiorników AdBlue® to nasz autorski projekt, który powstał dzięki pracy zespołu badawczo-rozwojowego wraz z działem technologicznym. Proces regeneracji podzielony jest na etapy, w których kolejno realizowane są poszczególne kroki, takie jak: ocena stanu technicznego, czyszczenie zbiornika, demontaż podzespołów, diagnostyka podzespołów, wymiana podzespołów, montaż i końcowe testy funkcjonalne oraz kontrola jakości zbiornika AdBlue® po procesie regeneracji. Wysokie standardy naszego procesu regeneracji zbiorników AdBlue®, potwierdzone certyfikatem TUV ISO 9001, dają gwarancję bezawaryjnej pracy elementu przez okres 24 miesięcy.

Proces regeneracji składa się z następujących kroków:

1. Wstępna weryfikacja
2. Czyszczenie zbiornika
3. Weryfikacja po oczyszczeniu
4. Demontaż podzespołów
5. Weryfikacja komponentów zbiornika
6. Wymiana uszkodzonych i kluczowych części zbiornika (części mechaniczne, elektroniczne, uszczelnienia itd.)
7. Montaż podzespołów, kompletacja zbiornika
8. Końcowy test diagnostyczny
9. Ocena wyników testu funkcjonalnego
10. Końcowa kontrola jakości.

Przyczyny i rodzaje uszkodzeń zbiorników AdBlue®

Najczęstsze uszkodzenia zbiorników AdBlue® to:

1. Wycieki: Wycieki płynu AdBlue® mogą być spowodowane mechanicznym uszkodzeniem zbiornika, nieszczelnością w połączeniach przewodów lub uszkodzeniem uszczelek.
2. Krystalizacja: Krystalizacja płynu AdBlue® może wystąpić w zbiorniku, zwłaszcza gdy jest on narażony na ekstremalnie niskie temperatury, co może prowadzić do blokowania przewodów lub dysz w układzie wtrysku. Zjawisku może sprzyjać stosowanie płynu AdBlue® nieodpowiedniej jakości.
3. Zastosowanie innej cieczy (paliwo, woda): W przypadku zastosowania innej cieczy niż AdBlue®, takiej jak paliwo lub woda, może dojść do utraty szczelności i wycieków, co może prowadzić do uszkodzenia komponentów zbiornika oraz całego systemu wtrysku AdBlue®. 
4. Usterki elektroniczne/elektryczne: Usterki elektroniczne w systemie sterowania pracą układu  SCR mogą prowadzić do nieprawidłowego działania czujników poziomu płynu, temperatury, ciśnienia lub innych elementów elektronicznych, co może wpływać na efektywność i wydajność systemu wtrysku AdBlue®.

Najczęstsze objawy awarii to:

1. Komunikat wyświetlany na zestawie wskaźników – „UREA (lub AdBlue) Usterka układu oczyszczania spalin: Rozruch zabroniony za xxxx km”.
2. Jednocześnie świeci lub miga kontrolka UREA, świeci kontrolka awarii silnika oraz SERVICE.
3. W sterowniku zapisany jest błąd P20E800 (P20E8) – „Ciśnienie AdBlue – Za niskie ciśnienie”.