Selektivní katalytická redukce (SCR). Vše, co jste chtěli vědět o AdBlue!
Technologie SCR platí za asi nejúčinnější způsob snížení emisí oxidů dusíku u moderních vznětových motorů. V čem to celé spočívá a jaká to má úskalí? A proč jsou vlastně emise NOx tak škodlivé?
O technologii SCR a jejím porovnání s alternativami v podobě zásobníkového katalyzátoru LNT jsme už psali. Že by technologie SCR měla v praxi přinášet nižší spotřebu paliva než LNT, už jistě také víte. Stejně jako skutečnost, že vyžaduje údržbu v podobě doplňování kapaliny AdBlue.
Benzin kontra diesel
Hlavní snahou technologie SCR je snížit množství sloučenin oxidu dusíku ve výfukových plynech. Ty vznikají při spalování za vysokých teplot. Co se týče dieselu, tak zatímco norma Euro 5 požadovala limitní množství 0,180 g/km, tak současná norma Euro 6 omezuje výrobce pouhými 0,080 g/km. Tedy o celý řád méně. U zážehového motoru jsou limitní hodnoty NOx pro obě emisní normy shodné, a sice 0,060 g/km. Tedy v porovnání s dieselem nižší.
U zážehových motorů vzniká nadměrné množství emisí oxidů dusíku při spalování extrémně chudých směsí, tedy s výrazným přebytkem vzduchu - při poměru lambda rovno 1,5 až 3,0. Přesně toto se dělo u prvních motorů s přímým vstřikováním benzínu, které sice teoreticky přinášely snížení spotřeby paliva až o 30 procent v porovnání s nepřímo-vstřikovými motory spalujícími homogenní směs, avšak součástí systému musel být zásobníkový katalyzátor oxidů dusíku, který dost zvyšoval cenu této technologie.
Při spalování homogenní směsi postačí k redukci emisí oxidů dusíku u zážehových motorů kombinace recirkulace spalin s trojčinným katalyzátorem a pokročilou lambda regulací. K tomu je v současnosti snaha, aby směs byla co nejvíce blízká ideálnímu stechiometrickému poměru. Pokud by totiž byla naopak příliš bohatá, tedy s přebytkem paliva, způsobovalo by to zvyšování pevných části ve výfukových plynech. K tomu ale u motorů s přímým vstřikováním benzínu i tak dochází, proto se i tady počítá v blízké budoucnosti s částicovým filtrem.
Jak je tomu ale u dieselů? Přímo v motoru vniká NO (oxid dusnatý), který se oxidací v oxidačně-redukčním katalyzátoru mění na NO2 (oxid dusičitý). Navenek má podobu červeno-hnědého plynu, který úzce souvisí se vznikem přízemního ozónu. Jeho přítomnost má negativní vliv na dýchací cesty a oči, u nichž způsobuje podráždění.
U dieselového motoru se s jeho nadměrnou produkcí bojuje hned několika způsoby, které se navzájem různě kombinují. Podobně jako u zážehových motorů se uplatňuje recirkulace spalin, a to jak nízkotlaká, tak i vysokotlaká. Ta emise oxidů dusíku snižuje o desítky procent, současně ale stejně jako u přímovstřikových zážehových motorů má podíl na zvýšení pevných částic (sazí) ve výfukových plynech.
Další možností je zpozdit vstřikovanou dávku paliva. I v tomto případě je snížení NOx v řádu desítek procent. Současně se ale zvyšuje spotřeba paliva a také pevné částice.
Dalším způsobem boje je zásobníkový katalyzátor, který je sice bezúdržbový, ale teoreticky opět zvyšuje spotřebu paliva. Poslední možností je technologie SCR se vstřikováním vodného roztoku močoviny AdBlue do výfuku.
Selektivní katalytická redukce (SCR) je založena na následujícím principu - při dodávce AdBlue se uvolňuje amoniak (NH3), který reaguje s oxidem dusnatým (NO) a dusičitým (NO2), přičemž vzniká dusík (N2). Účinnost této technologie je uváděna na 99 procent, avšak současně platí, že její správná funkce dost závisí na přesnosti řízení dávkování AdBlue.
Výhody i nevýhody
Pokud bychom měli všechny uvedené způsoby snižování emisí oxidů dusíku hodnotit, tak nejjednodušší je recirkulace spalin, která ale bývá kombinována s ostatními systémy. Výhodou je, že nepotřebuje žádnou dodatečnou úpravu emisního systému.
Zásobníkový katalyzátor, kterému se také říká NOx – Trap je bezúdržbový s relativně jednoduchou zástavbou do vozidla. V praxi ale potřebuje jednou za čas, řekněme každých zhruba 500 km, katalyzátor vypálit, k čemuž potřebuje (podobně jako filtr pevných částic pracující bez aditiv) dodatečnou dávku nafty. A to samozřejmě zvyšuje spotřebu paliva.
Jako nejlepší se ukazuje SCR, byť i ten má některé nevýhody. Kromě potřeby doplňovat kapalinu AdBlue je to také složitost a současně i cena celého systému. Kromě účinné redukce NOx přináší rovněž snížení dnes tolik populární hodnoty emisí oxidu uhličitého, neboť jeho produkce úzce souvisí se spotřebou paliva. Pokud je nízká (a to SCR umožňuje), bude nízká také produkce CO2.
SCR v praxi
Technologie snižování emisí oxidů dusíku u vznětových motorů SCR je nejvíce spojována se současnou normou Euro 6. Plošně ji uplatňuje skupina PSA, dále ji najdeme u některých motorů koncernu VW/Audi a také u firmy Opel.
První nasazení AdBlue, pokud samozřejmě nepočítáme těžká užitková auta, se datuje už do normy Euro 5. Konkrétně se jednalo o VW Sharan/Seat Alhambra 2.0 TDI-CR a dále nedávno recenzovanou Mazdu CX-7 a její 2.2 MZR-CD.
Nezávisle na výrobci by měla každá kapalina AdBlue splňovat normu DIN 70700. Podle ní by měla obsahovat 32,5 procenta močoviny, zbytek objemu tvoří demineralizovaná voda. A to bez ohledu na cenu, které se pohybuje od 10 do cca 40 korun za jeden litr. Tady záleží na také na tom, zda kapalinu doplňujete z kanystru (tedy v balení), nebo z pistole přímo na čerpací stanici.
Kapalinu AdBlue zvládne doplnit i řidič, nicméně původně se zamýšleno, že ji bude dolévat servis v rámci prohlídky vozidla. Proto byla náplň v kombinaci se spotřebou AdBlue koncipována tak, aby vydržela mezi dvěma servisními prohlídkami, tedy přibližně 20 000 km.
Právě fakt, že kapalinu měl původně doplňovat servis, není plnění AdBlue kupříkladu u Mazdy CX-7 tak jednoduché (musíte použít nářadí) jako u modernějších vozidel, u nichž se plnicí hrdlo nachází v lepším případě vedle otvoru pro plnění nafty, v horším v zavazadelníku. Pokud kupujete AdBlue v kanystru, lze se setkat hned s několika baleními lišícími se objemem. Koupit tak lze lahve o objemu 1,89 litru, stejně jako desetilitrové balení.
Auto si řekne samo
Na kolik kilometrů roztok močoviny ještě vystačí, se řidič dozví na multifunkčním ukazateli. Tak tomu je u nejnovějších vozidel, kupříkladu Seatu Ateca 2.0 TDI (140 kW), případně u vozů skupiny PSA. Naproti tomu třeba u Mazdy CX-7 zjistíte, že se něco děje až tehdy, když vám při jízdě problikne a posléze se rozsvítí po zapnutí zapalování hláška na multifunkčním displeji o snížené účinnosti systému Urea, jak to Mazda nazývá. To pak máte asi 2300 km na doplnění. Od zhruba 730 km však dojde k omezení výkonu motoru a jeho přepnutí do nouzového režimu s blikající kontrolkou SCR a svítící kontrolkou elektroniky motoru (lidově nazývanou pečící se kuře). K dalšímu úbytku výkonu dojde při rádiusu asi 350 km.
Dokud motor běží, nezhasne ani tehdy, pokud by AdBlue zcela došlo a dojezd vozidla klesl na nulu. V tomto případě ale již po vypnutí motoru znovu nenastartujete. Důvod není technický, ale ryze legislativní. Motor se znovu roztočí teprve po doplnění roztoku AdBlue, přičemž minimální množství, které je třeba doplnit, se různí podle výrobců. U skupiny PSA a jejich motorů BlueHDi je to 3,8 litru.
Pozor také na to, že kapalina AdBlue má omezenou životnost, a to 36 měsíců od data výroby. Při skladování je třeba zamezit přímému slunečnímu svitu a zejména nedovolit vyšší teplotu než 25 stupňů. Pokud by byla vyšší, docházelo by k degradaci roztoku z důvodu vylučování čpavku.
Právě stárnutí kapaliny AdBlue v nádrži vozidla, což se děje zejména tam, kde lidé najezdí málo kilometrů, může vést až k závadám na systému SCR, konkrétně na dávkovacím čerpadle, případě na druhé pumpě, která má na starosti po vypnutí motoru odsátí kapaliny AdBlue z potrubí zpět do nádrže. Vzhledem k tomu, že je AdBlue založeno na bázi vody, může v zimě zamrznout. Aby k tomu nedocházelo, je modul v nádrži opatřený vyhřívacím tělesem. Potrubí však vyhřívané samozřejmě není.
Technologie SCR má svá úskalí v podobě nezbytné pozornosti řidiče/majitele vozidla, případně servisu, avšak jinak přináší pouze a jen samé výhody. Zatím se navíc nenašel účinnější způsob, jak s emisemi oxidů dusíku bojovat tak, aby to nezvyšovalo spotřebu paliva.
