Innovatieve Twindosing-techniek reduceert NOx-uitstoot met 80 procent

Sinds 2018 worden in Volkswagen-modellen enkel nog dieselmotoren met SCR-uitlaatgasnabehandeling gemonteerd. Met de SCR-technologie (Selective Catalytic Reduction) wordt de hoeveelheid stikstofoxiden in de uitlaatgassen duidelijk gereduceerd. Nu heeft Volkswagen de volgende stap in de evolutie van het SCR-systeem ontwikkeld: het zogenaamde Twindosing-procedé. Daarbij wordt AdBlue doelgericht voor twee na elkaar gemonteerde SCR-katalysatoren geïnjecteerd. Het procedé wordt voor het eerst ingezet in de nieuwe Passat 2.0 TDI Evo met 110 kW (150 pk). Op die manier is hij vandaag al uitgerust met de technische middelen om aan de toekomstige uitstootnorm Euro 6d te kunnen voldoen.

De RDE-metingen (Real Driving Emissions) voor de typegoedkeuring van Volkswagen bevestigen het: bij de nieuwe 2.0 TDI Evo-motoren met Twindosing-techniek liggen de NOx-waarden in vergelijking met de vorige generatie van hetzelfde model zo’n 80 procent lager.

Volkswagen zal deze nieuwe technologie stapsgewijs op alle modellen met een 2.0 TDI Evo-motor introduceren. Eerst komt de Passat met 2.0 TDI Evo-motor met 110 kW (150 pk) aan de beurt. Daarna wordt Twindosing ook geïntroduceerd op alle TDI-versies van de nieuwe Golf, die heel binnenkort zijn werelddebuut beleeft.

Voor het Twindosing-procedé is een tweede SCR-katalysator nodig, die onder de vloer gemonteerd wordt. Omdat die verder van de motor verwijderd is, ligt de uitlaatgastemperatuur in deze tweede katalysator tot 100 graden Celsius lager. Dat vergroot het venster voor de uitlaatgasnabehandeling: ook bij uitlaatgastemperaturen die in de buurt van de motor boven de 500 graden Celsius liggen, kan het systeem nog zeer hoge omvormingsratio’s halen. Een bufferkatalysator achter het SCR-systeem verhindert bovendien dat de overtollige ammoniak weglekt.

Het innovatieve Twindosing-procedé rekent af met een nadeel van het systeem van dieselmotoren. Moderne zelfontbranders stoten minder CO₂ uit dan benzines omdat dieselbrandstof een hogere energiedensiteit kent en het verbrandingsproces een hogere werkingsgraad bereikt. Deze voordelen gaan echter gepaard met speciale eisen, omdat de verbranding van dieselbrandstof met een luchtoverschot werkt. Onze omgevingslucht bestaat voor een groot deel uit stikstof, dat bij verbranding met zuurstof reageert, waardoor stikstofoxiden ontstaan.

Om de stikstofoxiden die in de dieselmotor ontstaan binnen de perken te houden is ammoniak nodig. Die wordt als een watervormige ureumoplossing (AdBlue) via een doseermodule in de uitlaatgassen voor een SCR-katalysator geïnjecteerd. Daar verdampt de oplossing – het ureum wordt gesplitst en bindt zich aan waterdamp, waardoor ammoniak ontstaat. In de SCR-katalysator reageert de ammoniak (NH3) dan op een speciale bekleding met de stikstofoxiden (NOx). Daardoor ontstaan water en onschadelijk stikstof (N2), het hoofdbestanddeel van de lucht in onze atmosfeer.

In de huidige uitlaatgasnabehandelingssystemen wordt een SCR-katalysator gemonteerd nabij de motor tussen de uitlaatgasturbo, de dieseloxidatiekatalysator – die onverbrande koolwaterstoffen omvormt – en het flexibele verbindingsstuk naar de knaldemper. De SCR-bekleding wordt daarbij op de honingraatstructuur van de dieselpartikelfilter aangebracht, zodat één onderdeel meerdere functies op zich kan nemen.

Door de inplanting nabij de motor kunnen de uitlaatgastemperaturen die nodig zijn voor hoge conversieratio’s snel na een koudstart worden bereikt. Voor een conversieratio van meer dan 90 procent ligt de ideale temperatuur tussen 220 en 350 graden Celsius. Aan die voorwaarden wordt in veel gebruikssituaties voldaan.

Dankzij het Twindosing-procedé zakken de conversieratio’s niet meer bij werkingstemperaturen hoger dan 350 graden Celsius. Dergelijke hoge temperaturen ontstaan bijvoorbeeld tijdens snelle ritten op de snelweg, bij hoge toerentallen die langdurig worden aangehouden of tijdens bergritten, zeker met een volgeladen voertuig of een aanhangwagen.