Volkswagen sa twin dosing sistemom dostiže emisioni standard Euro 6d

Protekle godine Volkswagen je uveo novu tehnologiju nazvanu twin dosing sa kojom uspješno redukuje azotne okside NOx iz izduvnih gasova, te na taj način dostiže emisioni standard Euro 6d.
Naime, kod dizelskih motora se za redukciju NOx-a koristi tehnologija nazvana SCR (selektrivna katalitička redukcija), kojom se vrši posttretman izduvnih gasova (produkata sagorijevanja), te na taj način eliminišu štetni i otrovni azotni oksidi.
Generalno gledano, u motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem odvija se proces sagorijevanja (oksidacije) goriva uz prisustvo zraka (kao oksidatora). Dio inženjerskog zadatka je poznavati hemijski sastav goriva, odrediti količinu zraka potrebnu (dovoljnu) za (potpuno) sagorijevanje, te odrediti količinu (i sastav) produkata sagorijevanja.
Kod dizelskih motora, u usisnom taktu, usisava se zrak, čiji pritisak usljed kompresije raste do cca 50 b, dok temperatura dostiže oko 550°C. U tako sabijen zrak ubrizgava se gorivo, koje trenutno isparava (prelazi u gasovito agregatno stanje) što je preduslov za sagorijevanje. Pri takvoj trenutnoj reakciji, dolazi do naglog rasta pritiska do oko 250 b, dok istovremeno temperatura u nekim dijelovima cilindra dostiže i do 2.500 °C.
Imajući u vidu da je gorivo, po svom hemijskom sastavu uglavnom ugljikovodik, produkti sagorijevanja su ugljični dioksid (CO2) i voda (H2O), dok se zbog nepotpunog izgaranja javljaju ugljični monoksid (CO) i nesagoreni ugljikovodici (HC). Budući da usisani zrak sadrži 21% kisika (O2) i 79% azota (N2), usljed visoke temperature i pritiska, dolazi do spajanja molekula azota i kisika, te tako nastaju azotni oksidi (NOx), odnosno azotni monoksid (NO) i azotni dioksid (NO2).
Gotovo svi produkti sagorijevanja, koji na opisani način nastaju u cilindru motora, izuzimajući vodenu paru (H2O), su otrovni i/ili kancerogeni, te stoga ekološki neprihvatljivi.
U cilju redukcije azotnih oksida, primijenjuje se SCR tehnologija, zapravo hemijska reakcija, kojom se „oduzima“ kisik iz azotnih oksida.
U struju izduvnih gasova (produkata sagorijevanja) ubrizgava se otopina uree (CH4N2O), poznata pod trgovačkim nazivom AdBlue, od koje nastaje amonijak (NH3), koji veže NOx, pri čemu nastaju azot (N2) i vodena para (H2O). Za ovakvo rješenje, u izduvni sistem potrebno je ugraditi poseban SCR katalizator i dodatni rezervar za AdBlue.
Hemijskom reakcijom na rešeci katalizatora azotni oksidi se redukuju, a proces se može pojednostavljeno predstaviti jednačinama:
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (redukcija azotnog monoksida),
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O (redukcija azotnog dioksida),
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O (redukcija azotnih oksida)
Ovakav hemijski proces odvija se pri temperaturi od 500 do 720 K, ili jednostavnije rečeno, za početak reakcije potrebna je temeratura od 230ºC. Drugim riječima, motor treba biti dovoljno zagrijan, jer se u suprotnom opisana redukcija neće odvijati, a izduvni gasovi neće zadovoljavati željene norme.
Aditiv AdBlue, zapravo je otopina uree (CH4N2O) u destiliranoj vodi (H2O). Sadrži 32,5% uree i 67,5% vode, a sastav i kvalitet definisan je standardom ISO 2241, odnosno DIN 70070.
Volkswagen je sada razvio novu evolutivnu fazu SCR sistema nazvanu twin dosing (dvostruko doziranje). Aditiv Adblue se ubrizgava selektivno u dva SCR katalizatora, koji su postavljeni serijski, a ovakav sistem se koristi u motorima 2.0 TDI Evo (EA288 evo), koji zadovoljava tehničke uslove emisionog standarda Euro 6d.
Mjerenja ostvarena u realnim uslovima RDE (real driving emissions) potvrđuju da ovakav SCR sa dvostrukim doziranjem aditiva AdBlue, smanjuje nivo NOx-a za oko 80% (kod motora 2.0 TDI Evo), u odnosu na prethodnu generaciju odgovarajućih modela.
U sistemu twin dosing, prvi SCR katalizator je smješten prije turbopunjača, gdje je struja izduvnih gasova na visokoj temepatraturi, koja je potrebna odvijanje hemijske reakcije. Već smo napomenuli da bi sistem SCR bio funkcionalan, potrebna je visoka temperatura, između 220°C i 350°C, pri kojoj je moguće ukloniti i do 90% NOx-a. Budući da je prvi SCR katalizator postavljen odmah na izlazu iz cilindra, temperatura izduvnih gasova je dovoljno visoka za pokretanje hemijske reakcije, čak i kada motor nije dovoljno zagrijan.
Drugi SCR katalizator, koji se nalazi nešto dalje u izduvnom sistemu, ispod vozila. Kako je udaljenost od motora veća, tako je temperatura izduvnih gasova niža, pa temepratura na drugom katalizatoru može biti niža i do 100°C. Na taj način je omogućena upotreba SCR karatlizaotra, jer izduvni gasovi na prvom katalizatoru dostižu temperaturu veću od 500°C, što osigurava visok nivo redukcije. Uz to, drugi SCR, dodatno smanjuje udio NOx-a i sprečava izlaz amonijaka u izduvu.
Motori EA288 evo se već ugrađuju u novi Volkswagen Passat, Golf Mk8, Škodu Octaviu Mk4 i uskoro će biti dostupni u svim modelima Volkswagen Group, koji koriste motore 2.0 TDI.