Jak funguje systém SCR pro snižování emisí u dieselových motorů?

Nedávno uspořádalo české zastoupení značek Peugeot, Citroën a DS workshop, na kterém byly detailně objasněny funkce systému SCR, který používají moderní vozy pro snížení emisí oxidů dusíku (NOx). Přinášíme třináct otázek a odpovědí, které na semináři zazněly. Jaký je základní princip selektivní katalytické redukce (SCR)?

SCR je zkratka termínu Selective Catalytic Reduction (selektivní katalytická redukce) a jedná se o systém následného zpracování výfukových plynů s cílem snížení oxidů dusíku prostřednictvím chemické reakce probíhající ve výfukovém potrubí. Právě ta se nazývá selektivní redukce, protože se netýká všech chemických sloučenin obsažených ve výfukových plynech, ale je zaměřena pouze na zmíněné oxidy dusíku (NOx). Systém v principu funguje na bázi vstřikování redukční kapaliny (AdBlue) do výfuku, kde se nejprve pomocí chemické reakce transformuje na čpavek, který následně umožňuje při chemické reakci ve specifickém katalyzátoru redukci NOx na dusík a vodu.

Jaké látky vzniklé při spalování nafty ve vznětovém motoru jsou zdraví škodlivé a čím?

Zdraví nejškodlivější jsou emise uhlíkatých nanočástic, na které jsou navázané karcinogenní látky a proti kterým organismus nemá, na rozdíl od velkých částic, účinné obranné mechanismy. Tyto částice lze naštěstí snížit (mnohdy o více než 99 %) vysoce účinnými filtry pevných částic, které jsou dnes součástí všech nově vyrobených vznětových motorů určených pro silniční vozidla. K velmi škodlivým látkám řadíme i oxidy dusíku (dusnatý NO, a dusičitý NO2, souhrnně NOx). Ty jsou totiž nejhorším ze tří základních kamenů pro tvorbu troposférického (přízemního) ozónu – druhé dvě další ingredience, uhlovodíky a sluneční záření, jsou volně dostupné i bez lidského přičinění. Ozón způsobuje podráždění dýchacích cest a očí. Mezní hodnotou, při které jsou v obydlených zónách vyhlašována ochranná opatření, je 100 µg/m3.

Jak vznikají NOx částice ve vznětovém motoru?

Teploty spalování dosahované v motoru s vnitřním spalováním (přibližně 2 300 °C) mají za následek vznik oxidu dusičitého (NO2), který vzniká oxidací oxidu dusnatého (NO). Protože spalování probíhá pomalu, tento oxid vzniká i v průběhu výfukového cyklu. Sloučeniny NO a NO2, zjišťované stanicemi sítě pro výstrahu a měření znečistění vzduchu, jsou souhrnně označovány termínem oxidy dusíku (NOx).

Jaké emisní hodnoty pro vznětové motory vyžadují evropské normy EURO6?

Aktuálně platná emisní norma EURO6 (od 1. 9. 2014) vyžaduje u vznětových motorů významné snížení emisí oxidů dusíku (NOx) na hodnotu 80 mg/km oproti limitu 180 mg/km u předpisu Euro 5. Tím se vznětové motory dostávají téměř na mezní úroveň NOx platnou pro zážehové pohonné jednotky (limit 60 mg/km).

Nahrazuje systém SCR dosavadní filtry pevných částic?

Ne, v žádném případě. Systém SCR nenahrazuje filtr pevných částic, který je i nadále přítomen pro zpracování pevných částic (sazí). Systém SCR je ve většině případů umístěn před filtrem pevných částic.

Co je to AdBlue a k čemu je dobré?

Pro selektivní katalytickou reakci je nutné používat redukční kapalinu, která je v Evropě dostupná pod obchodním názvem AdBlue. Tato syntetická redukční kapalina vyráběná podle normy DIN 70700 je roztok obsahující 32,5 % močoviny a zbytek je čistá demineralizovaná voda. Při výrobě AdBlue musí být splněny velmi přísné podmínky, aby byla zajištěna čistota roztoku. Ta musí být zachována také v celém průběhu jeho skladování a distribuce až ke konečnému použití v nádrži vozidla a jeho vstřikovacím systému. Bez zajištění dokonalé čistoty totiž nebude systém SCR správně fungovat. AdBlue umožňuje přeměnit 85 až 100 % oxidů dusíku obsažených ve výfukových plynech na dusík a vodní páru. Roztok vody a močoviny je vstřikován do výfukového potrubí před katalyzátor SCR a působením vysoké teploty se močovina rozkládá na čpavek a oxid uhličitý. Následně čpavek reaguje s oxidy dusíku a redukční reakcí vzniká dusík a voda.

U AdBlue se na trhu poměrně liší cena, je i kvalita AdBlue různá?

Trh s AdBlue není v současné době v Česku natolik rozšířený a konkurenční, aby se cena roztoku ustálila v menším cenovém rozpětí, a tak se ceny roztoku pro koncového uživatele mohou pohybovat zhruba od 10 do 40 Kč/litr. Stejně tak i při doplňování AdBlue v servisech se ceny zatím dost liší. Kvalita roztoku by však měla být vždy srovnatelná, neboť se jedná o ochrannou známkou chráněný obchodní název, který garantuje stále stejné vlastnosti roztoku.

Kdy a jak se AdBlue plní?

Pokud vše běží, jak má, provádí se naplnění nádrže AdBlue při pravidelných servisních prohlídkách vozidla. Nicméně i řidiči je umožněno dolít redukční roztok svépomocí, když je upozorněn na nutnost jej doplnit a nemá z různých důvodů možnost navštívit autorizovaný servis. V servisní síti nebo u čerpací stanice se prodávají lahve obsahující AdBlue (nejčastěji o objemu 1,89 litru), popř. je na vybraných místech možnost doplnit AdBlue přímo ze stojanu. Řidič v takovém případě musí vyhledat uzávěr plnicího otvoru nádrže a řídit se pokyny pro plnění, uvedené zejména v Návodu k obsluze vozidla, popřípadě na štítku láhve. Při manipulaci musí rovněž dodržovat pokyny týkající se čistoty a hygieny. Minimální množství, které je nutné doplnit do nádrže, je 3,8 litru (hodnota je uvedena na uzávěru nádrže) a doplnění kapaliny musí být provedeno při vypnutém zapalování.

Na co si dát pozor při manipulaci s AdBlue?

Roztok AdBlue je dráždivý a mírně žíravý. Potřísnění touto kapalinou může způsobit podráždění kůže, případně může dojít k podráždění očí nebo dýchacích orgánů. Při manipulaci s AdBlue je tedy nutné mít odpovídající ochranné pomůcky a zacházet s ním opatrně.

Jakou má AdBlue trvanlivost?

Redukční kapalina AdBlue má určenou dobu spotřeby a vyžaduje zvláštní zacházení. Životnost AdBlue je 36 měsíců od data výroby a musí být po tuto dobu správně skladováno (např. ochrana před slunečním svitem a teplota do 25°C). Prošlý roztok je sice nutné zlikvidovat podle předpisů, ale ve skutečnosti nepředstavuje pro životní prostředí žádné riziko.

Jaká je spotřeba AdBlue v běžném provozu?

Orientačně je spotřeba roztoku AdBlue odhadována na 0,75 litru na 1 000 kilometrů. Při objemu nádrže na AdBlue (např. 17 litrů) je dojezd zhruba 22 500 km. Na jednu naplněnou nádrž AdBlue je tedy možné ujet přibližně 20 000 km.

Ovlivňuje SCR také spotřebu nafty v motoru, popř. jeho chování?

Technologie selektivní katalytické redukce je zákaznicky orientovaná, a tak s sebou nepřináší žádná uživatelská negativa. Nesnižuje tedy výkon motoru a dotčena není ani životnost motorového oleje. Rovněž nenavyšuje tvorbu sazí a nevyžaduje další specifické servisní zásahy. Ohledně spotřeby nafty při jízdě výrobci deklarují shodné hodnoty jako u pohonných jednotek bez SCR. Praxe však ukazuje, že motory vybavené SCR jsou většinou úspornější než agregáty bez této technologie.

Co se stane, když nedoleji AdBlue dle předepsaného intervalu, resp. ignoruji výzvu k jeho doplnění?

Obecně platí, že řidič je s dostatečným předstihem informačním systémem automobilu upozorňován na blížící se nutnost doplnění redukčního roztoku. Pokud se rozsvítí příslušná kontrolka při startování motoru, je výhledově nutné provést částečné nebo úplné naplnění nádrže. Při zbývající vzdálenosti 2400 až 600 km svítí kontrolka oranžově a při každém nastartování se zobrazí hlášení o zbývajícím dojezdu. V rozmezí 600 až 0 km má kontrolka červenou barvu, bliká a navíc je doplněna kontrolkou „Service“ a hlášením o zbývající vzdálenosti. Při dosažení 0 km není možné motor nastartovat (sám se ale za jízdy nevypne), dokud není provedeno doplnění alespoň 3,8 litru roztoku.