Jau buvo rašyta, kad variklių gamintojai, siekdami labai sumažinti azoto oksidų koncentraciją išmetamosiose dujose, svarsto galimybes į savaeiges žemės ūkio mašinas montuoti variklius su selektyviniais katalitinio redukavimo katalizatoriais SCR. Pirmosios tokios mašinos pristatytos praėjusių metų pabaigoje.

Pirmoji selektyvinio katalitinio redukavimo katalizatorių SCR (Selective Catalytic Reduction) traktoriams skirtame variklyje pritaikė Suomijos kompanija „SisuDiesel“. Šios kompanijos variklis Citius 8.4CTA-4V SCR jau montuojamas į didelės galios traktorius Massey Ferguson 8600 ir S serijos Valtra. Beje, MF 8690 yra pirmasis žemės ūkio paskirties traktorius su standartiškai sumontuotu SCR katalizatoriumi.

Verta pastebėti, kad SCR katalizatorius standartiškai montuojamas tik į galingiausius abiejų gamintojų traktorių modelius: MF 8690 ir Valtra S352. Kituose modeliuose selektyvinio katalitinio redukavimo katalizatorius yra užsakomas papildomai. Jo kaina apie 12 tūkst. Lt, tačiau, priklausomai nuo tiekėjo, sistema gali būti du kartus brangesnė.

Variklių gamintojai, siekdami sumažinti azoto oksidų (NOx) emisiją iki leistinos normos, išskiria dvi technologijų plėtojimo kryptis. Vieni didesnes viltis sieja su išmetamųjų dujų recirkuliacijos sistemomis EGR (Exhaust Gas Recirculation), kiti – su katalizatoriais SCR. Be abejo, dauguma gamintojų tiria abiejų technologijų pranašumus ir trūkumus. Todėl dažnas pasisako už nuoseklią šių sistemų kaitą: Etapo III B/Tier 4 emisijų reikalavimus pasitikti su katalizatoriais SCR, o Etapo IV/Tier 4 – su per tą laiką darsyk patobulintomis EGR sistemomis.

Visų šių pokyčių varomoji jėga – griežtėjantys kenksmingų deginių emisijų reikalavimai. Pagal šiuo metu didelės galios (nuo 130 kW) varikliams galiojančius Etapo III A/Tier 3 emisijų reikalavimus azoto oksidų ir nesudegusių angliavandenilių (NOx+HC) išmetimas į atmosferą neturi viršyti 4,0 g/kWval. Tuo tarpu pagal nuo 2011 m. sausio 1 d. įsigaliosiančius naujus Etapo III B/Tier 4 emisijų reikalavimus suminis NOx ir HC išmetimas neturės viršyti 2,19 g/kWval., t. y. variklių gamintojai šių žmogaus sveikatai itin pavojingų deginių emisiją turės sumažinti kone du kartus.

Iš šiuo metu naudojamų priemonių efektyviausiai azoto oksidų (NOx) emisiją sumažina selektyviniai katalitinio redukavimo katalizatoriai SCR, naudojantys karbamido vandens tirpalą AdBlue. Be jo katalizės procesas neįmanomas.

SCR katalizatoriuje iki 90 proc. išmetamosiose dujose esančio azoto oksidų išskaidoma į sveikatai nepavojingą azotą (N2) ir vandens (H2O) garus. Tuo tarpu kietųjų dalelių (PM) arba suodžių emisija mažinama didinant degimo temperatūrą. Tačiau specialistai neturi vieningos nuomonės dėl SCR katalizatorių naudojimo perspektyvos.

Selektyvinio katalitinio redukavimo katalizatoriaus SCR privalumai:

•  nesudėtinga pritaikyti;
•  gaunama iki 90 proc. mažesnė azoto oksidų emisija;
•  palankesnis variklio šiluminis režimas, optimalesnės degimo sąlygos;
•  gaunamas geresnis lyginamasis galios ir darbo tūrio santykis;
•  5–10 proc. mažesnės degalų sąnaudos.

Selektyvinio katalitinio redukavimo katalizatoriaus SCR trūkumai:

•  didesnė mašinos su šia sistema kaina;
•  brangesni sistemos komponentai, ypač keraminis katalizatorius;
•  papildomas darbo agentas – tirpalas AdBlue;
•  tirpalo sąnaudos siekia 3–5,5 proc. dyzelino sąnaudų;
•  aukšta (-11 0C) AdBlue kristalizacijos temperatūra;
•  pasibaigus tirpalui AdBlue, 40 proc. sumažinami efektyvieji variklio rodikliai (galia, sukimo momentas);
•  brangesnė eksploatacija.

Selektyvinis katalitinio redukavimo katalizatorius SCR

SCR katalizatorius – visiškai nuo variklio atskirta sistema. Alternatyva, išmetamųjų dujų recirkuliacijos sistema EGR, yra tiesiogiai integruota į variklio konstrukciją.

Karbamido vandens tirpalas AdBlue, be kurio SCR katalizatorius negali veikti, priklausomai nuo variklio apkrovos režimo, išmetamųjų dujų temperatūros, atitinkamomis dozėmis įpurškiamas į išleidimo sistemos vamzdį priešais keraminį SCR katalizatorių. Tirpalą dozuoja specialus siurblys-dozatorius.

Katalizei būtinas AdBlue tirpalas gaminamas iš sintezės būdu gauto amoniako (NH3) ir anglies dioksido (CO2). Beje,

90 proc. pasaulyje kasmet pagaminamo amoniako sunaudojama žemės ūkyje (azoto trąšoms gaminti).

Nesudėtingas SCR katalizatoriaus pritaikymas – vienas svarbiausių argumentų gamintojui. Tokiu būdu nereikia brangaus kompleksinio variklio korpuso ir jo sistemų perdarymo. SCR katalizatorius su visais pagalbiniais įrenginiais montuojamas išorėje. Lengvai modifikuojama tik varik-lio išleidimo sistema. Beje, panašų privalumą turi akumuliatorinės didelio įpurškimo slėgio maitinimo sistemos common rail, palyginti nesunkiai pritaikomos bet kokiam dyzeliniam varikliui.

Selektyvinio katalitinio redukavimo katalizatoriaus SCR kaina beveik nepriklauso nuo variklio galios klasės ir jo darbo tūrio. Tad didesnės galios varikliams SCR katalizatoriaus įdiegimas ekonomiškai efektyvesnis negu mažos galios, nedidelio darbo tūrio varikliams.

Palankesnis variklio šiluminis režimas teigiamai veikia variklio darbą, sudaro prielaidas ilgesniam jo išdirbiui. Aušinimo sistemoje galima naudoti mažesnio našumo siurblį, mažesnį aktyvųjį plotą turintį aušintuvą, kai kuriais atvejais net mažesnio skersmens ventiliatoriaus sparnuotę (aušinimo sistemai kartu su ventiliatoriumi tenka 8–10 proc. variklio generuojamos galios). Atitinkamai galimi ilgesni aušinimo skysčio ir alyvos keitimo intervalai.

Palankesnis šiluminis variklio režimas leidžia optimizuoti degimo procesą: pasiekti aukštesnę degimo temperatūrą, didesnį slėgį, didinti oro pertekliaus koeficientą.

Dėl palankesnio šiluminio režimo mažesnio darbo tūrio varikliai gali išvystyti didesnę lyginamąją galią ir sukimo momentą. Tokiu būdu galima gauti geresnį variklio galios ir darbo tūrio santykį. Kuo daugiau galios tenka santykiniam variklio darbo tūrio vienetui (1 l), tuo toks jėgos agregatas yra pažangesnis. Tai kertinis variklio vertinimo rodiklis technikos specialistams.

Kai kurie gamintojai pabrėžia ir tai, kad tokiame variklyje galima įdiegti pigesnę maitinimo sistemą. Pastarosios kaina tiesiogiai proporcinga įpurškimo slėgio dydžiui: kuo jis didesnis, tuo sistema brangesnė.

Pritaikius SCR katalizatorius, gaunama 5–10 proc., nelygu variklio pajėgumas, degalų ekonomija. Tačiau nereikia pamiršti, kad panašiu dydžiu padidėja karbamido vandens tirpalo AdBlue sąnaudos. Jos tiesiogiai priklauso nuo variklio darbo sąlygų.

SCR katalizatoriai labiausiai kritikuojami dėl techninio skysčio AdBlue naudojimo. Kuo daugiau technologinių skysčių, reikalingų mašinai funkcionuoti, tuo didesnės klaidos juos sumaišyti, laiku nepatiekti. Nors AdBlue, kaip ir dyzelinas, kainuoja, tačiau pirmojo bet kurioje degalinėje dar nerasite. Be to, nėra aišku kaip AdBlue kaina gali kisti ateityje (jį gamina kol kas tik kelios kompanijos: „Yara“, „Univar“, „GreenChem“).

Vietoje AdBlue tirpalo į baką bet ko neįpilsite. Su tuščiu baku taip pat nepadirbsite. Mat be temperatūros jutiklio bako išleidimo sistemoje už SCR katalizatoriaus įrengti azoto oksidų ir amoniako koncentracijos išmetamosiose dujose jutikliai. Į baką įpylus vandens, jutikliai akimirksniu „nustato“ apgaulę (didesnę negu leistina NOx koncentraciją) ir taip taupyti bandančiam vairuotojui apriboja variklio galią. Kai kuriais atvejais vaikliui leidžiama pasiekti tik 60 proc. jo didžiausios galios ir sukimo momento reikšmės. Tiek sumenkus variklio potencialui traktoriumi bus praktiškai neįmanoma dirbti.

Vairuotoją apie AdBlue tirpalo kiekį ir jo lygio sumažėjimą iki kritinės ribos informuoja atitinkami rodmenys prietaisų skydelyje.

Kitas tirpalo AdBlue trūkumas – aukšta pastarojo kristalizacijos temperatūra. Spustelėjus šaltukui (-11 0C) įpurkšti AdBlue tirpalą sudėtinga. Tiesa, šią problemą bandoma spręsti tirpalo bake išvedžiojant specialius kaitinimo elementus, kuriais cirkuliuoja variklio aušinimo skystis. Tačiau paleidžiant šaltą variklį visi jo „ekologiniai“ privalumai dingsta, kol aušinimo skystis pasiekia darbinę temperatūrą ir per specialų elektromagnetinį vožtuvą patenka į bake esančią kaitinimo magistralę.

Kitame „Mano ūkio“ numeryje skaitykite apie išmetamųjų dujų recirkuliacijos sistemą EGR