Мочевина для автомобилей что это
Мочевина для дизеля: зачем нужна, состав и работа системы SCR в двигателе
По мере ужесточения требований к чистоте выхлопа дизельных двигателей конструкторы столкнулись с противоречиями в работе трёх основных систем снижения вредных выбросов. Нейтрализация окислов азота требует уменьшения температуры на выпуске, с чем справляется рециркуляция выхлопных газов EGR, а очистка от окиси углерода и сажи при помощи катализаторов и сажевых фильтров наоборот, повышает температуру.
Как итог, борьба за экологию дизеля зашла в определённый тупик.
Предназначение системы SCR
Аббревиатура SCR означает селективную каталитическую работу по разложению окислов азота уже после их образования, в отличие от мер по предотвращению их появления, то есть без нежелательного снижения температуры.
Таким способом удаётся весьма радикально уничтожить ядовитые соединения азота с кислородом, используя довольно простое вещество – мочевину, а также специальный каталитический нейтрализатор с соответствующими органами управления и контроля.
Что такое мочевина в двигателе
В системе принято применять не чистую мочевину, а так называемый раствор AdBlue, в составе которого карбамид занимает примерно треть по удельной массе. Остальное – хорошо очищенная от посторонних минеральных примесей вода.
Состав заливается в отдельный бак, откуда и расходуется путём дозированного впрыска во выпускной тракт.
Предназначение
При попадании раствора мочевины в выхлопные газы двигателя происходит несколько реакций:
Результатом всего происходящего будет значительная нейтрализация вредных окислов азота, с которыми очень трудно бороться в высокофорсированных дизельных моторах с турбонаддувом. Любые другие способы снижают экономичность, удельную мощность, и обходятся ещё дороже.
Состав
Система достаточно сложна и состоит из целого ряда компонентов:
В состав входят два контура регулирования – по количеству впрыскиваемого раствора и его температуре. Компоненты системы могут подогреваться жидкостью из системы охлаждения двигателя, за чем следят соответствующие датчики и блок управления. Нельзя допускать широкого изменения температуры мочевины, тем более её замерзания.
Количество подаваемого раствора определяется блоком управления, куда поступает информация о режиме работы двигателя, в частности о температуре отработанных газов.
Нужное количество измеряется клапанами дозатора при фиксированном давлении насоса, остальное циркулирует по обратной магистрали, одновременно подогревая бак. Возможно применение и электроподогрева магистралей.
Каталитический нейтрализатор представляет собой сотовую конструкцию с нанесёнными на керамику благородными металлами, на поверхности которых и происходят каталитические реакции.
Сам материал катализатора при этом не расходуется. При продувании через него выхлопных газов с активными веществами на выходе получаются допустимые по нормам Евро-5 и Евро-6 компоненты.
Помимо управления процессом, блок ведёт и непрерывный контроль за техническим состоянием системы. При выявлении неисправностей высвечивается соответствующий индикатор на приборной панели, сигнализирующий об отключении системы.
Последствия могут быть разными, от значительного ограничения отдачи двигателя до полной невозможности его пуска.
Плюсы и минусы системы
К достоинствам впрыска мочевины относятся:
Но в практической эксплуатации подобных перспективных технологий начали выявляться недостатки, раздражающие потребителей, особенно водителей-профессионалов:
Всё это часто приводит к нелегальному отключению владельцами системы с применением переделанных прошивок ЭБУ двигателя или эмуляции её нормальной работы всевозможными «обманками».
Как выбрать AdBlue
Попадание в бак для мочевины посторонних веществ или дизельного топлива категорически недопустимо и может привести к дорогостоящему ремонту. Кроме того, заливать можно только раствор определённого состава, который производится по лицензии немецкого патентообладателя. Другим способом качество не гарантируется.
Производители контрафакта часто обходят правовые ограничения, не употребляя на канистрах обозначение AdBlue и указывая в рекламе, что их продукт выполняет те же функции, но имеет при этом намного меньшую цену.
После заправки подобными веществами случались отказы узлов системы впрыска, а также дорогих катализаторов. Даже если физически поломок не будет, то система скорее всего по информации своих датчиков заметит несоответствие и перейдёт в аварийный режим.
Поэтому все заявления о 100% аналоге стоит проигнорировать. Тем более не стоит надеяться на самостоятельное изготовление раствора из одноимённого сельскохозяйственного удобрения.
Конечно, изготовители контрафакта могут отражать на этикетках и зарегистрированный торговый знак AdBlue, и ссылку на производителя, имеющего лицензию от правообладателя (их перечень можно найти в сети). Тут уже всё зависит от честности торговой организации и наличия сертификатов соответствия.
Лицензия выдаётся немецкой организацией VDA. Канистры должны быть герметичны и опломбированы, а срок хранения не превышать одного года. Разницы между грузовым и легковым использованием нет, как и между марками автомобилей.
Если мочевина ударила в голову: что такое SCR, BlueTEC, AdBlue или DeNOxtronic и зачем это надо?
Ещё не так давно непонятная заливная горловина на некоторых «немцах» вызывала удивление, а объяснение про мочевину – сдержанное хихиканье. Прошли годы, и упоминание системы SCR вызывает не глупые смешки, а благородный гнев владельцев машин с этой самой системой. Думали, ничего хуже EGR и сажевого фильтра придумать уже нельзя, а оказалось, что можно. Так что такое – эта самая мочевина? Для чего она нужна и что делать, если что-то в этой системе перестаёт работать?
Покой нам только снится
Всё началось с того, что на современных автомобилях с дизельными моторами слишком много систем, задачами которых стала борьба за экологию. Не думайте, что я противник «зелёных», но если эти системы начинают воевать друг против друга, то что-то в них есть что-то определённо порочное. А воюют они насмерть.
Вот, например, система рециркуляции EGR. Для чего она нужна? В первую очередь – для снижения температуры отработавших газов. Тут вроде бы всё просто: чем выше температура, тем больше в газах оксидов азота NO. А они – штука действительно вредная. И EGR, снижая температуру, довольно успешно с ними борется.
Но тем временем интенсивность партикуляции (появления твёрдых частиц в газах) тоже зависит от температуры. Только в обратную сторону: чем температура выше, тем ниже содержание твёрдых частиц (читай – сажи). Но ведь есть EGR… И вот тут эта система наоборот приносит вред: снижая температуру, она помогает расти количеству сажи. Обидно. Что делать?
Выход, конечно же, нашли: стали ставить сажевые фильтры. Они терпеливо собирают в себе то, что натворила EGR – несгоревшую сажу. Вроде бы всё прекрасно, но нет.
Со временем сажевый фильтр забивается. Его как-то надо прочистить. А как? Правильно, пойти логическим путём – сжечь всё, что в него забилось. Наступить, так сказать, на горло системе EGR и запредельно поднять температуру отработавших газов. Для этого есть режим регенерации сажевого фильтра. Реализуется он по-разному, но смысл всегда одинаковый: в выпуск подаётся дополнительная порция солярки, которая там сгорает и выжигает почти всю гадость, которая скопилась в сажевом фильтре. Правда, для этого необходимы некоторые условия: машина должна на более-менее постоянной и достаточно высокой скорости ехать какое-то определённое время. Так что обычно регенерация включается на трассе. Ну а если автомобиль эксплуатируется исключительно в городе, приходится запускать принудительную регенерацию. В этом случае машина просто стоит на месте и дымит, как Москва после безобразий Наполеона. Сажа выгорает, после чего фильтр работает дальше. Прекрасно? Прекрасно, но… да-да, для этого процесса нужна очень высокая температура! А это – оксиды азота и плевок в душу системе EGR. Круг замкнулся, системы экологии опять продолжают свой великий и вечный бой, в котором победителей нет. В конце концов в этом бою умрут все.
Аммиак и все-все-все
«Умирать – так всем!» решили инженеры и придумали систему selective catalytic reduction, которую сокращенно называют SCR, а производители – как-нибудь по-своему (например, BlueTEC, AdBlue или DeNOxtronic). Для чего она нужна? Если вкратце – всё за тем же: для нейтрализации вредных соединений азота. Если поподробнее, то попробуем обойтись без погружения в дебри менделеевщины и объяснить всё на восьми пальцах инженера по технике безопасности токарного цеха.
Итак, кроме бака с соляркой в дизельной машине есть ещё один бак, куда заливается реагент – раствор мочевины в воде. Стандартная концентрация – 32,5% мочевины. Это та самая, простите за выражение, смердящая жижа. Запах у неё действительно неприятный. Оттуда этот реагент под давлением попадает в систему выпуска – в отработавшие газы. Дальше начинается химия: в отработавших газах мочевина разлагается на аммиак и изоциановую кислоту. Изоциановая кислота в свою очередь распадается на опять же аммиак (никакой ошибки нет, аммиак образуется на обеих стадиях распада) и углекислый газ. И вот как раз аммиак нейтрализует оксиды азота. В конце реакции получаются совершенно безвредные вещества: углекислый газ, азот и водяной пар. Это ли не мечта Греты Тунберг?
Основное преимущество использование мочевины – это сохранение достаточно высокой температуры сгорания топливной смеси. То есть партикуляры (сажа по-научному) в её присутствии в большом количестве всё-таки сгорают и не оседают на фильтре. Прекрасно? Почти. Но плачь, Грета, плачь: тут тоже не всё идеально.
Второй недостаток – это необходимость эту мочевину покупать и даже возить с собой канистру про запас. Владельцы Кайенов и Гелендвагенов, моющие свои автомобили на мойках самообслуживания, здорово негодуют и печалятся, потому что без мочевины загорается «джеки чан», мотор вываливается в ошибку и иногда просто сообщает, что его пуск невозможен.
Третий недостаток – это относительно сложная конструкция. Дополнительные датчики, форсунка и прочее, что может сломаться – всё это потенциальный риск. А если говорить честнее, то не потенциальный, а вполне даже реальный: иногда всё это ломается. И тогда приходит время что-то в этой системе ремонтировать.
Всё и сразу
Итак, есть несколько проблем: мочевина замерзает, душит жаба её постоянно покупать, выходят из строя компоненты системы. Что со всем этим делать? О, тут народная фантазия просто бурлит. Правда, не всегда в нужном русле.
Разумеется, наиболее правильное решение – это покупать мочевину и следить за работой системы. На самом деле, она не так уж плоха, и что касается снижения выброса оксидов азота, то работает SCR очень эффективно. Но правильно – это иногда дорого. Поэтому на помощь приходит смекалка.
Первым делом люди решили, что систему можно обмануть, залив вместо мочевины воду. Какая ей разница, чего жрать? Жидкое – и ладно. Но система оказалась умнее. И это понятно: датчики оксидов азота перед и после катализатора следят за эффективностью работы мочевины. Если что-то идёт не так, по их команде насос качает всё больше жидкости, пока концентрация NO на выходе не упадёт до нормы. Само собой, воду можно качать бесконечно долго, но ситуация с оксидами азота не улучшится. Система от этого впадает в ступор и выпадает в ошибку. Мотор в аварийном режиме, машина не едет, владелец в расстройстве. Что придумать ещё?
Оk, попробуем по-другому: разбавим мочевину водой. Может, хотя бы расход снизим. Фокус не проходит по той же причине: SCR видит, что работает неэффективно, и добавляет разбавленный реагент до тех пор, пока не начнёт работать как положено. Фиаско.
Хорошо, идём ва-банк: покупаем мочевину в гранулах (её продают как удобрение в виде карбамида) и делаем раствор сами. Пользуемся своей машиной, а если повезёт, то ещё и продать её можно – себестоимость копеечная, почему бы и отбить затраты? Теоретически раствор сделать можно (только воду надо брать деминерализованную, хотя найти такую сложно). Вот только гранулы удобрений для этих целей не подойдут: гранулы обрабатывают таким составом, который полностью отфильтровать не получается. Да и сам состав немного не тот, который нужен для мочевины SCR: в нём слишком много биурета – амида аллофановой кислоты. Можно, конечно, упереться рогом в землю и найти подходящие ингредиенты, но овчинка выделки стоить не будет. Проще будет купить готовую мочевину.
Иногда пытаются обмануть машину, убедив температурный датчик в баке мочевины в том, что она замёрзла. Иногда помогает, но чаще в попытках разморозить мочевину перегорает система её подогрева. Так себе выход из положения.
Есть ещё один радикальный способ: забить на систему и просто ничего не заливать. Ездить машина будет, но медленно. Процентов на 60-70 от того, как она может. В общем, тоже не выход.
Особенно обидно, что все эти эксперименты с водой почти всегда приводят к смерти каких-то элементов SCR. Умирает подогрев, перегорает насос, забивается форсунка. В случае с использованием воды из-под крана и самопальной мочевины можно загубить и катализатор.
Остаётся одно решение: удалить всю систему полностью. Повторю ещё раз: этот выход всё-таки не самый лучший, и будет правильнее поддерживать рабочее состояние SCR. Но уже если совсем прижало, то почему бы и нет. Правда, тут нужно обратить внимание на две вещи: во-первых, удалять мочевину лучше вместе с глушением EGR, а возможно – и с сажевыми фильтрами, во-вторых, придётся программно влезать в диагностику этой системы. Теперь немного подробнее.
Недостаток EGR – очень быстрое загаживание сажей впускного коллектора. Чтобы избежать этого процесса в дальнейшем, лучше всего будет заглушить каналы отработавших газов. Заглушки не дадут саже попадать обратно во впуск. А чтобы забыть о проблеме наверняка, можно заодно удалить и сажевый фильтр. А вот катализатор можно не трогать (если он пока ещё целый).
С программными изменениями ситуация сложнее. Конечно, можно отключить систему диагностики полностью. Часто так и делают: это проще и быстрее всего. Но при этом перестают работать защитные алгоритмы, что само по себе очень плохо, но хуже, что при неполадках в других системах мотора никаких ошибок диагностика не покажет. А это – самая поганая ситуация для диагноста, которому придётся разбираться с машиной. С учётом убитых алгоритмов защиты мотора вероятность попадания в сервис и последующих танцев с бубном (и сканером) вокруг машины очень высока. Поэтому после физического удаления сажевых фильтров, EGR и SCR нужно удалить только их системы диагностики. Для этого приходится покупать A2L-файлы (инженерные карты прошивки, в которых описаны все основные калибровки и константы бинарного файла прошивки) и вносить в них соответствующие изменения. В итоге прошивка не видит только физически удалённые компоненты, а все остальные работают в штатном режиме.
Разумеется, такая работа – удовольствие не самое дешёвое, поэтому обычно ищут что-то подешевле. Да, иногда что-то сделать получается, но только в порядке исключения. Так что полноценное удаление мочевины – это всё-таки дорого.
Ну а лучший способ жить с мочевиной в хороших отношениях – это не пытаться на ней экономить. Система справляется со своими задачами по повышению экологичности выхлопа и почти не портит жизнь другим системам автомобиля (чего не скажешь о EGR), хотя её подводит некоторая сложность исполнения. Так что лучше оставьте всё как есть и обслуживайте систему в хороших сервисах.
Что такое мочевина для дизеля и зачем она нужна
Современные экологические нормы накладывают жесткие ограничения на эмиссию вредных веществ в отработавших газах дизельного двигателя. Это заставляет инженеров искать все новые решения, позволяющие соответствовать стандартам. Одним из них стало применение мочевины для дизеля в системе очистки выхлопных газов SCR (Selective Catalytic Reduction). Двигатели компании Daimler, использующие данную технологию носят название Bluetec.
Предпосылки к созданию системы SCR
С 2015 года в 28 странах Евросоюза начал действовать экологический протокол Евро-6. Согласно новому стандарту, к автопроизводителям, выпускающим дизельные моторы, предъявляют строгие требования, поскольку дизели наносят огромный вред экологии и здоровью человека за счет выбросов в атмосферу сажи и окиси азота.
Если для очистки выхлопа бензинового двигателя достаточно применения трехкомпонентного каталитического нейтрализатора, то для нейтрализации токсичных соединений отработавших газов дизельного мотора требуется более сложное устройство. Эффективность очистки выхлопа дизеля от CO (оксида углерода), CH (углеводородов) и частиц сажи увеличивается при высокой температуре сгорания, а NOx, наоборот, снижается.
Решением данной проблемы стало внедрение в конструкцию выпускной системы SCR-катализатора, в котором используется мочевина для дизеля как основа при расщеплении токсичных соединений оксида азота (NOx).
Чтобы сократить вредные выбросы, инженеры разработали специальную систему очистки дизелей – Bluetec. Комплекс состоит из трех полноценных систем, каждая из которых фильтрует токсичные соединения и расщепляет вредные химические компоненты:
Впервые систему очистки использовали для грузовых и легковых автомобилей в Mercedes-Benz. Сегодня многие производители переводят свои автомобили на новую систему очистки и используют мочевину в дизельных двигателях для соответствия модели жестким требованиям экологической инспекции.
Что такое мочевина
Конечный продукт метаболизма млекопитающих – мочевина, известен с 19 века. Диомид угольной кислоты синтезируют с неорганических соединений и широко используют в сельском хозяйстве. В автомобильной промышленности применяют раствор технической жидкости Adblue как активный реагент при очищении токсичных выхлопов оксида азота.
Жидкость Adblue состоит на 40% из мочевины и на 60% – из дистиллированной воды. Состав впрыскивается в систему селективной очистки SCR в патрубок, по которому проходят отработавшие газы. Происходит реакция распада, при которой оксид азота распадается на безвредные молекулы азота и воды.
Техническая мочевина для дизеля жидкость Adblue не имеет ничего общего с мочевиной карбамидом, который используется в агропромышленном секторе и фармакологии.
Для чего нужна в дизельном двигателе
Жидкостная система нейтрализации токсичных выхлопов, или SCR-нейтрализатор, представляет собой закрытую систему, через которую проходит очищенный от сажи выхлоп дизеля. Жидкость Эдблю заливается в автономный бачок и подается в выхлопной патрубок дозировано перед поступлением в нейтрализатор.
Смешанный газ поступает в блок нейтрализатора SCR, где происходит химическая реакция распада оксида азота за счет входящего в состав мочевины аммиака. Молекулы аммиака, соединяясь с оксидом азота, расщепляют последний на безвредные для человека и окружающей среды компоненты.
После полного цикла очистки в атмосферу попадает минимальное количество вредных веществ, параметр выбросов соответствует протоколу Евро-5 и Евро-6.
Как работает система
Полная система очистки отработавших газов для дизельного мотора состоит из катализатора, сажевого фильтра и системы SCR. Как работает мочевина при очистке по шагам:
Состав жидкости
Несмотря на кажущуюся простоту мочевины для дизеля, жидкость невозможно изготовить самостоятельно, взяв за основу органическое удобрение. Формула молекулы мочевины – (NH2)2CO, физически это белый кристалл без запаха, растворяется в воде и полярных растворителях (жидкий аммиак, метанол, хлороформ и пр.).
Для европейского рынка жидкость изготавливается под надзором инспекции Немецкой Ассоциации автопромышленности (VDA), которая предоставляет лицензии компаниям-производителям, часть из которых поставляет жидкость для очистки на отечественный рынок.
В России фальсификат под брендом AdBlue составляет более 50%, поэтому, покупая мочевину для дизеля производства РФ, необходимо ориентироваться на маркировку “Соответствие стандарту ISO 22241-2-2009”.
Преимущества и недостатки
Преимущества в использовании мочевины очевидны – только с этим реагентом система очистки выхлопных газов дизельного мотора SCR может полноценно работать и соответствовать стандарту Евро-6.
Кроме безопасности для экологии, к преимуществам очистки с мочевиной можно отнести следующие моменты:
К сожалению, недостатков у системы больше:
Комплексная система очистки с использованием мочевины, которую устанавливают на дизельный транспорт, сегодня остается единственным вариантом снизить токсичные выбросы. Сложность с эксплуатацией, высокая стоимость реагента для грузовиков, низкое качество жидкости и дизтоплива приводят к тому, что многие водители решаются на отключение системы и установку эмуляторов.
Однако, важно понимать, что мочевина для дизеля остается единственным реактивом, который препятствует выбросу в окружающую среду оксида азота, приводящего к возникновению онкологических заболеваний.
Лить или не лить: вся правда о мочевине
На тележке, которую я качу, — дорогущая «химфабрика» с нейтрализаторами выхлопных газов, а наверху канистра с мочевиной, без которой чистого выхлопа не достичь. Чтобы разобраться в особенностях этой системы, я провел пару дней в подмосковном техцентре компании «Скания Русь».
В каждой моче есть мочевина, но не всякая мочевина получается из мочи! Если же серьезно, то 32,5-процентный водный раствор мочевины, известный в Европе как AdBlue, а в США как DEF, впрыскивается в выпускной тракт (а не добавляется в солярку, как думают некоторые) двигателей Евро-4, Евро-5 и Евро-6, чтобы выхлоп был чистым. Расход реагента в среднем 3—10% от расхода топлива в зависимости от разных факторов.
Так вот. В советской печати была рубрика «Письмо позвало в дорогу». Ну а меня еще год назад позвала в дорогу эсэмэска от приятеля, питерского дальнобойщика Дениса, который тогда начал водить «бразильянку» — тягач Scania G бразильского производства с двигателем Евро-4.
«Еду по Карелии, — сообщал Денис, — мочевина в баке подходит к концу, судя по дисплею, ее осталось 20%. А купить негде. Чем это грозит и что делать? Может, воды из ручья долить?» Я созвонился со cканиевскими специалистами, передал Денису их советы (об этом позже). А сам решил изучить тему.
Найти оригинал
Знаете, что это — зимой и летом вообще без цвета и не дорожает? В мае 2018-го я приобрел на заправке под Москвой 20-литровую канистру AdBlue российского производства за 999 рублей. Сейчас, год спустя, на соседней АЗС я купил аналогичную емкость за те же деньги. Мочевина — сама стабильность!
Точнее, именно AdBlue: немецкий союз VDA, который владеет этой торговой маркой, предоставил лицензии 196 производителям мира в разных странах вплоть до Индии. Среди них — две фирмы из Прибалтики, четыре из России (питерская Arteco, нижегородская Ниагара, новомосковский ЕвроХим, Обнинскоргсинтез) и белорусский М-Стандарт.
Кстати, самая понтовая фирменная AdBlue встретилась на заправке Shell: 599 рублей просят всего лишь за пятилитровую емкость, предназначенную скорее для легковых автомобилей.