Anwendung von Harnstoff im Dieselmotor

Moderne Umweltvorschriften setzen strenge Grenzwerte für die Emissionswerte von Schadstoffen in den Abgasen eines Dieselmotors. Dies zwingt Ingenieure, nach neuen Lösungen zu suchen, um die Standards zu erfüllen. Eine davon war die Verwendung von Harnstoff für Dieselkraftstoff im Abgasnachbehandlungssystem SCR (Selective Catalytic Reduction). Daimler-Motoren mit dieser Technologie heißen Bluetec.

Was ist das SCR-System?

Das Umweltprotokoll Euro 6 ist seit 28 in 2015 EU-Staaten in Kraft. Unter der neuen Norm gelten für Dieselautohersteller strenge Anforderungen, da Dieselmotoren der Umwelt und der menschlichen Gesundheit enorme Schäden zufügen, indem sie Ruß und Stickoxide in die Atmosphäre abgeben.

Während für die Reinigung der Abgase eines Ottomotors der Einsatz eines Dreiwegekatalysators ausreicht, ist für einen Dieselmotor eine aufwändigere Vorrichtung zur Neutralisierung toxischer Verbindungen in den Abgasen erforderlich. Die Effizienz der Reinigung von Dieselmotorabgasen von CO (Kohlenmonoxid), CH (Kohlenwasserstoffen) und Rußpartikeln steigt bei hohen Verbrennungstemperaturen, während NOx dagegen abnimmt. Die Lösung dieses Problems war die Einführung eines SCR-Katalysators in das Abgassystem, der Dieselharnstoff als Grundlage für die Zersetzung giftiger Verbindungen von Stickoxiden (NOx) verwendet.

Um schädliche Emissionen zu reduzieren, haben Ingenieure ein spezielles Diesel-Reinigungssystem entwickelt - Bluetec. Der Komplex besteht aus drei kompletten Systemen, die jeweils giftige Verbindungen filtern und schädliche chemische Verbindungen abbauen:

• Katalysator - neutralisiert CO und CH.
• Partikelfilter - fängt Rußpartikel auf.
• SCR-Katalysator - Reduziert NOx-Emissionen mit Harnstoff.

Das erste Reinigungssystem kam bei Lkw und Pkw von Mercedes-Benz zum Einsatz. Heutzutage rüsten viele Hersteller ihre Fahrzeuge auf ein neues Reinigungssystem um und verwenden Harnstoff in Dieselmotoren, um strenge Umweltschutzauflagen zu erfüllen.

Technischer Harnstoff AdBlue

Das Endprodukt des Säugetierstoffwechsels, Harnstoff, ist seit dem XNUMX. Jahrhundert bekannt. Kohlensäurediomid wird aus anorganischen Verbindungen synthetisiert und ist in der Landwirtschaft weit verbreitet. In der Automobilindustrie dient eine Lösung der technischen Flüssigkeit Adblue als Wirkstoff bei der Reinigung giftiger Abgase von Stickoxiden.

Adblue besteht zu 40 % aus Harnstoff und zu 60 % aus destilliertem Wasser. Die Zusammensetzung wird in das SCR-System an der Düse eingespritzt, durch die die Abgase strömen. Es findet eine Zersetzungsreaktion statt, bei der Stickoxid in harmlose Stickstoff- und Wassermoleküle zerfällt.

Technischer Harnstoff für Diesel – Adblue hat nichts mit Harnstoff zu tun, der im agroindustriellen Bereich und in der Pharmakologie verwendet wird.

Edblue im Dieselmotor

Ein flüssiges Abgasnachbehandlungssystem oder SCR-Konverter ist ein geschlossenes System, das von rußfreiem Dieselabgas durchströmt wird. Adblue-Flüssigkeit wird in einen geschlossenen Tank gefüllt und in einer dosierten Dosis in das Auspuffrohr eingespritzt, bevor es in den Konverter eintritt.

Das gemischte Gas tritt in die SCR-Neutralisationseinheit ein, wo eine chemische Reaktion stattfindet, um Stickoxid auf Kosten von Ammoniak in Harnstoff zu zersetzen. In Verbindung mit Stickstoffmonoxid wird es durch Ammoniakmoleküle in für Mensch und Umwelt unbedenkliche Bestandteile zerlegt.

Nach einem vollständigen Reinigungszyklus wird die minimale Menge an Schadstoffen in die Atmosphäre emittiert, der Emissionsparameter entspricht den Euro-5- und Euro-6-Protokollen.

Das Funktionsprinzip des Dieselabgasreinigungssystems

Ein komplettes Nachbehandlungssystem für Dieselmotoren besteht aus einem Katalysator, einem Partikelfilter und einem SCR-System. Das Funktionsprinzip der schrittweisen Reinigung:

1. Abgase gelangen in den Katalysator und den Partikelfilter. Ruß wird gefiltert, Kraftstoffpartikel werden verbrannt und Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe werden entfernt.
2. Mit dem Injektor wird eine bestimmte Menge AdBlue in die Verbindung zwischen Dieselpartikelfilter und SCR-Katalysator eingespritzt. Harnstoffmoleküle zerfallen in Ammoniak und Isocyansäure.
3. Ammoniak verbindet sich mit Stickoxiden, dem schädlichsten Bestandteil von gebrauchtem Dieselkraftstoff. Moleküle werden gespalten, was zur Bildung von Wasser und Stickstoff führt. Unschädliche Abgase werden in die Atmosphäre freigesetzt.

Zusammensetzung von Harnstoff für Diesel

Trotz der scheinbaren Einfachheit einer Dieselmotorenflüssigkeit ist es unmöglich, Harnstoff mit organischem Dünger selbst herzustellen. Die Formel des Harnstoffmoleküls (NH2) 2CO ist physikalisch ein geruchloser weißer Kristall, der in Wasser und polaren Lösungsmitteln (flüssiges Ammoniak, Methanol, Chloroform usw.) löslich ist.

Für den europäischen Markt wird das Fluid unter Aufsicht des VDA (Verband der Automobilindustrie) produziert, der Lizenzen an produzierende Unternehmen vergibt, die Fluide teilweise für den heimischen Markt liefern.

In Russland liegt die Fälschung unter der Marke AdBlue bei über 50 %. Beim Kauf von Harnstoff für einen in Russland hergestellten Dieselmotor müssen Sie sich daher an der Kennzeichnung „Compliance with ISO 22241-2-2009“ orientieren.

Vorteile und Nachteile

Die Vorteile der Verwendung von Harnstoff liegen auf der Hand – nur mit diesem Reagenz kann das Abgasnachbehandlungssystem des SCR-Dieselmotors voll funktionsfähig sein und die Anforderungen der Euro-6-Norm erfüllen.

Zu den Vorteilen der Harnstoffreinigung zählen neben dem Umweltschutz folgende Punkte:

• sein Verbrauch für Autos beträgt nur 100 g pro 1000 km;
• das SCR-System ist in moderne Dieselfahrzeuge integriert;
• in einigen ländern reduziert sich die steuer auf die nutzung des fahrzeugs, wenn eine harnstoff-reinigungsanlage eingebaut wird, und es droht kein bußgeld.

Leider hat das System auch Nachteile:

• der Gefrierpunkt von Harnstoff liegt bei etwa -11 °C;
• die Notwendigkeit des regelmäßigen Auftankens;
• die Kosten des Autos steigen;
• eine große Menge gefälschter Adblue-Flüssigkeit;
• erhöhte Anforderungen an die Kraftstoffqualität;
• kostspielige Reparaturen an Systemkomponenten.

Die in Dieselfahrzeuge eingebaute integrierte Harnstoffwäsche bleibt die einzige Möglichkeit, die Schadstoffemissionen zu reduzieren. Schwierigkeiten beim Betrieb, hohe Kosten für LKW-Reagenzien, Flüssigkeiten und Dieselkraftstoff von schlechter Qualität führen dazu, dass viele Fahrer das System deaktivieren und Emulatoren installieren.

Es ist jedoch wichtig zu verstehen, dass Harnstoff nach wie vor die einzige Dieselchemikalie ist, die die Freisetzung von Stickstoffmonoxid in die Umwelt verhindert, das zu Krebs führen kann.