Мочевина для дизеля что это такое
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.
Мочевина для дизеля: что это такое и для чего нужно
Человек в процессе своего развития постоянно загрязняет окружающую среду. И если раньше об этом практически не задумывались, то с увеличением количества вредных выбросов пришлось волей-неволей вводить определенные ограничения. Особенно это касается цивилизованных стран, где этому вопросу уделяют повышенное внимание.
В первую очередь обратили внимание на легковые автомобили на бензине. Результатом работы специалистов стало появление в выхлопных системах специальных нейтрализаторов, помогающих очистить выхлопные газы от вредных примесей. При этом изменения были произведены малой кровью – не пришлось менять конструкцию двигателя.
К сожалению, решить проблему в дизельных двигателях намного сложнее. Помимо прочих компонентов, выхлопные газы дизелей содержат сажу – очень вредный компонент, способный, согласно исследованиям ученых, вызывать рак у живых организмов.
Что такое мочевина для дизеля
Попытки убрать один из компонентов выхлопных газов приводят к росту содержания другого. Если попытаться избавиться от сажи в дизельных выхлопах, начнет зашкаливать вредный оксид азота и наоборот. Конструкторы разработали фильтры для борьбы с сажей, которые начали устанавливать в топливную систему дизельных двигателей. Для нейтрализации вредного оксида азота пришлось придумать принципиально новую систему, предусматривающую использование мочевины.
Мочевина для дизеля, реализуемая в автомобильных салонах, это жидкость состоящая из воды и химического соединения, которое разлагается на амиак и углекислый газ. Полученный из этой смеси амиак можно использовать для нейтрализации опасных выхлопов. Этот процесс происходит в специальном SCR-катализаторе.
Расход мочевины зависит от объема двигателя, поэтому грузовики расходуют намного больше состава, чем легковушки. Но, вопреки негативным ожиданиям автомобилистов, использование и обслуживание такой системы очистки выхлопных газов стоит сравнительно недорого, особенно для легковых автомобилей.
Для чего нужна мочевина для дизеля
Инженеры постоянно находятся в поисках ответа на вопрос — как снизить количество вредных выбросов? Сокращение объемов двигателей вряд ли положительно скажется на ситуации – люди слишком сильно зависят от автомобильных перевозок, благодаря которым осуществляется доставка необходимых нам грузов по земле. Грузоподъемность грузовиков снизится, что приведет к необходимости совершать несколько рейсов вместо одного. Альтернативный путь, который можно и нужно использовать – нейтрализация выбросов двигателей внутреннего сгорания.
Использование SCR-катализатора и мочевины – один из способов существенно снизить выбросы дизельного двигателя. При этом сам компонент абсолютно безвреден для человека и окружающей среды. Система самостоятельно рассчитывает необходимое количество компонента исходя из данных об интенсивности использования двигателя в настоящий момент. Чем больше нагрузка, тем больше мочевины впрыскивается в SCR-катализатор. Таким образом, использование мочевины помогает снизить объемы вредных выбросов.
Как работает мочевина в дизелях
Как правило, в автомобилях с дизельным двигателем используется сочетание нескольких систем для очистки. Сажевый фильтр, как можно догадаться по его названию, отфильтровывает онкологически опасную сажу. Что касается жидкостной системы очистки с применением мочевины, то она работает в тандеме со специальным устройством – SCR нейтрализатором. На стенки последнего наносятся специальные химические соединения, запускающие нужные химические реакции.
Для мочевины на дизельном автомобиле устанавливается специальный бак и впрыскивающее устройство, которое размещается перед SCR нейтрализатором. В выхлопной системе мочевина и выхлопные газы смешиваются и оказываются SCR нейтрализаторе.
В результате происходит ряд химических реакций, которые протекают в SCR под воздействием высокой температуры. Сначала мочевина (CH4N2O) взаимодействует с водой (H20) и разлагается до аммиака (NH3) и углекислого газа (CО2).
Углекислый газ просто выбрасывается в атмосферу, а вот полученный в результате первой реакции амиак реагирует с оксидами азота и превращает их в более безопасные соединения, а именно азот и воду.
После такой многоступенчатой системы очистки, вместо опасных веществ, способных в долгосрочной перспективе вызывать серьезные болезни, на выходе имеем азот, воду и инертные газы – компоненты, не представляющие существенного вреда для человека, живых существ и природы.
Читайте также: Что такое сажевый фильтр на дизеле и как он работает.
Плюсы и минусы использования мочевины
Существенным плюсом, помимо снижения выбросов в окружающую среду, является соответствие экологическим нормам. В цивилизованных странах за их несоблюдение владельца автомобиля наказывают денежными штрафами. Мочевина дает возможность их избежать и при этом заботиться об окружающей среде.
Что касается денежных затрат на заботу об экологии, цена на мочевину довольно демократичная. Владельцам легковых автомобилей система, использующая мочевину, не станет в копеечку ввиду малого расхода компонента, чего не скажешь о водителях грузовиков. Последним радоваться стоит хотя-бы потому, что, благодаря мочевине, их не заставляют снижать объем двигателей в угоду экологии.
К минусам также необходимо прибавить необходимость обслуживания системы и ее компонентов, что добавляет автолюбителям еще одну статью расходов.
Читайте также: Что такое катализатор на автомобиле и для чего он нужен.
Что такое мочевина для дизеля и для чего 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.
Что такое мочевина для дизеля
Попытки убрать один из компонентов выхлопных газов приводят к росту содержания другого. Если попытаться избавиться от сажи в дизельных выхлопах, начнет зашкаливать вредный оксид азота и наоборот. Конструкторы разработали фильтры для борьбы с сажей, которые начали устанавливать в топливную систему дизельных двигателей. Для нейтрализации вредного оксида азота пришлось придумать принципиально новую систему, предусматривающую использование мочевины.
Мочевина для дизеля, реализуемая в автомобильных салонах, это жидкость состоящая из воды и химического соединения, которое разлагается на амиак и углекислый газ. Полученный из этой смеси амиак можно использовать для нейтрализации опасных выхлопов. Этот процесс происходит в специальном SCR-катализаторе.
Расход мочевины зависит от объема двигателя, поэтому грузовики расходуют намного больше состава, чем легковушки. Но, вопреки негативным ожиданиям автомобилистов, использование и обслуживание такой системы очистки выхлопных газов стоит сравнительно недорого, особенно для легковых автомобилей.
Как работает мочевина в двигателе 
Выбросы дизельного силового агрегата содержат 2 основных вредных компонента: сажу и оксид азота. Для борьбы с сажей, являющейся опасным канцерогеном, был изобретен противосажевый фильтр, задерживающий проникновение сажи в атмосферу. Что касается оксида азота, то проблема выбросов этого вещества в атмосферу была решена с помощью жидкостной системы SCR (Selective Catalytic Reduction — «избирательное каталитическое восстановление»). SCR-система была разработана компанией FPT Industrial, входящей в холдинг Fiat. Сейчас изобретение итальянской компании используются всеми европейскими производителями дизельных автомобилей.
Работа системы SRC основана на простейшей химической реакции. Отработавшие выхлопные газы в камере сгорания взаимодействуют с водным раствором мочевины, поступающим из бачка нейтрализатора посредством впрыска инжектором.
Под воздействием высокой температуры мочевина разлагается на изоциановую кислоту и аммиак. При химической реакции оксида азота и аммиака образуются водяной пар и безвредный азот. Остальные химические соединения просто сгорают в камере сгорания. В результате вредность выхлопа дизельного автомобиля резко снижается, так как нейтрализуется опасное соединение оксид азота.
Первоначально жидкостная система нейтрализации использовалась в силовых агрегатах грузовых автомобилей, однако постепенно нашла свое применение и на легковых дизельных авто. Использование SRC, противосажевого фильтра и катализатора позволяет добиться экологичности выхлопа на уровне Евро-5 и Евро-6.
Для чего нужна мочевина для дизеля
Инженеры постоянно находятся в поисках ответа на вопрос — как снизить количество вредных выбросов? Сокращение объемов двигателей вряд ли положительно скажется на ситуации – люди слишком сильно зависят от автомобильных перевозок, благодаря которым осуществляется доставка необходимых нам грузов по земле. Грузоподъемность грузовиков снизится, что приведет к необходимости совершать несколько рейсов вместо одного. Альтернативный путь, который можно и нужно использовать – нейтрализация выбросов двигателей внутреннего сгорания.
Использование SCR-катализатора и мочевины – один из способов существенно снизить выбросы дизельного двигателя. При этом сам компонент абсолютно безвреден для человека и окружающей среды. Система самостоятельно рассчитывает необходимое количество компонента исходя из данных об интенсивности использования двигателя в настоящий момент. Чем больше нагрузка, тем больше мочевины впрыскивается в SCR-катализатор. Таким образом, использование мочевины помогает снизить объемы вредных выбросов.
Плюсы и минусы системы
Снижение вредности выхлопа дизельного мотора в атмосферу — не единственное преимущество системы SRC. Также использование SRC обладает следующими достоинствами:
Однако использование мочевины имеет и свои недостатки, во многом делающие ее применение в дизельных автомобилях непрактичным. К ним относятся:
Именно невозможность использования AdBlue при стандартных для отечественной зимы температурах делают ее непрактичной в российских условиях, даже несмотря на то, что бачок с мочевиной оборудуется специальным нагревом для предотвращения замерзания жидкости.
В то же время дизельные автомобили, приобретенные в Европе, оснащаются этой системой по умолчанию, сейчас они свободно продаются и на российском рынке. Также оснащение своего «железного коня» такой системой необходимо при поездке в Европу — в ином случае можно «попасть» на немаленький экологический штраф. Поэтому немалому числу отечественных владельцев дизельных автомобилей все-таки приходится обслуживать систему SRC, если таковой оборудован их автомобиль, и покупать мочевину.
Использование мочевины для очистки выхлопа
Ужесточение экологических норм и стандартов подтолкнуло автопроизводителей к созданию еще более совершенных систем, которые сегодня активно используются на дизельных ДВС. Такие решения позволили добиться снижения количества оксида азота.
Одной из наиболее распространенных схем очистки является технология Bluetec. В такой системе применен целый комплекс очищающих выхлоп элементов:
Данное решение разработано и активно используется немецким автогигантом Mercedes-Benz на различных моделях коммерческих и легковых дизельных авто. Грузовики, оснащенные Bluetec, имеют отдельный бак, в который заливается активный реагент под названием AdВlue. Указанный реагент представляет собой раствор мочевины с водой (вода и аммиак). Специальное дозирующее устройство осуществляет автоматический впрыск раствора мочевины в выпускную систему дизельного авто, где происходит перемешивание отработавших газов и раствора мочевины для дизеля.
После смешивания мочевины с выхлопом указанная смесь попадает в нейтрализатор SCR (англ. selective catalytic reduction). Такой нейтрализатор отличается тем, что работает по избирательному принципу. Аммиак, который находится в составе мочевины для дизеля, вступает в реакцию с окислами азота под воздействием катализирующего слоя в нейтрализаторе и высокой температуры до 300 градусов по Цельсию. Результатом становится разложение окислов азота на азот и воду. Также в нейтрализаторе догорают и другие токсичные соединения. Похожая схема применяется и на легковых авто с указанной системой очистки.
Как выбрать
При выборе мочевины для дизельного агрегата необходимо учитывать несколько факторов.
Поэтому при выборе AdBlue для дизельных силовых агрегатов следует особенное пристальное внимание уделять наименованию производителя и наличию у него сертификата соответствия качества.
Мочевина для дизеля: для чего нужна, как работает, плюсы и минусы
Что такое мочевина для дизельного двигателя
Само слово мочевина означает вещество, в состав которого входят соли мочевой кислоты – конечный продукт обмена веществ млекопитающих. Его активно используют в сельском хозяйстве, но в автопромышленности в чистом виде не используется.
Для дизелей применяется специальный раствор, на 40 процентов состоящий из водного раствора мочевины и на 60 – из дистиллированной воды. Это вещество представляет собой химический нейтрализатор, который вступает в реакцию с отработанными газами и преобразует вредные оксиды углерода, углеводороды и окиси азота в инертный (безвредный) газ. Реакция преобразует вредный выхлоп в углекислый газ, азот и воду. Эта жидкость для использования в системе очистки выхлопных газов также имеет название AdBlue.
Чаще всего подобная система используется в коммерческом транспорте. Грузовик будет иметь дополнительный бак, горловина которого расположен возле заливного отверстия топливного бака. Фура заправляется не только дизтопливом, но в отдельный резервуар также нужно заливать и мочевинный раствор (уже готовая жидкость, которая продается в канистрах). Расход вещества зависит от типа топливной системы и того, насколько эффективно работает мотор.
Обычно современная машина (кстати, такую систему нейтрализации также получает большое количество легковых моделей, в которых используется тяжелое топливо) способна отработать от двух до шести процентов мочевины от общего количества потребляемого горючего. Благодаря тому, что впрыск контролируется высокоточной электроникой, а работа самой системы нивелируется датчиками NO, добавлять реагент в бак нужно намного реже, чем заправлять сам автомобиль. Обычно заправка требуется приблизительно через 8 тысяч километров (зависит от объема резервуара).
Жидкость для работы выхлопной системы нельзя смешивать с дизтопливом, так как сама по себе она не горючая. Также большое количество воды и химических веществ быстро выведет из строя топливный насос высокого давления (его работа описана здесь ) и другие важные компоненты топливной системы.
Для чего нужна в дизельном двигателе
В современных автомобилях для нейтрализации продуктов горения топлива используются катализаторы. Их соты изготавливаются из металла или керамического материала. Самые распространенные модификации внутри покрываются тремя разновидностями металлов: родием, палладием и платиной. Каждый из этих металлов вступает в реакцию с выхлопными газами и в условиях высокой температуры нейтрализует углеводороды и угарный газ.
На выходе получается смесь из углекислого газа, азота и воды. Однако в дизеле выхлоп также содержит большое количество сажи и оксида азота. Причем если модернизировать выхлопную систему под удаление одного вредного вещества, это имеет побочный эффект – пропорционально увеличивается содержание другого компонента. Этот процесс наблюдается на разных режимах работы силового агрегата.
Чтобы удалить из выхлопа сажу, используется уловитель или сажевый фильтр. Поток проходит через мелкие ячейки детали и сажа оседает на их ребрах. Со временем эта сетка засоряется, и двигатель активирует сжигание налета, тем самым продлевая рабочий ресурс фильтра.
Несмотря на наличие дополнительных элементов в выхлопной системе автомобиля полностью не происходит нейтрализация всех вредных веществ. Из-за этого вредность мотора авто не снижается. Чтобы повысить экологичность транспорта, была разработана еще одна дополнительная система очистки или нейтрализации выхлопных газов дизеля.
SCR-нейтрализация создана как раз с той целью, чтобы бороться с окисью азота. Она по умолчанию устанавливается во всех автомобилях с дизельным мотором, которые соответствуют стандарту Евро4 и выше. Помимо чистого выхлопа благодаря применению мочевины система выпуска меньше страдает от образования нагара.
Основные характеристики
Мочевина для двигателя — безвредный для человеческого организма. Это бесцветный раствор карбамида в деминерализованной воде. Мочевина используется в качестве расходуемой рабочей жидкости на современных дизельных автомобилях, оснащенных системой нейтрализации SRC, в качестве реагента, снижающего вредность выхлопных газов.
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.
Как работает мочевина в двигателе
Выбросы дизельного силового агрегата содержат 2 основных вредных компонента: сажу и оксид азота. Для борьбы с сажей, являющейся опасным канцерогеном, был изобретен противосажевый фильтр, задерживающий проникновение сажи в атмосферу. Что касается оксида азота, то проблема выбросов этого вещества в атмосферу была решена с помощью жидкостной системы SCR (Selective Catalytic Reduction — «избирательное каталитическое восстановление»). SCR-система была разработана компанией FPT Industrial, входящей в холдинг Fiat. Сейчас изобретение итальянской компании используются всеми европейскими производителями дизельных автомобилей.
Работа системы SRC основана на простейшей химической реакции. Отработавшие выхлопные газы в камере сгорания взаимодействуют с водным раствором мочевины, поступающим из бачка нейтрализатора посредством впрыска инжектором.
Под воздействием высокой температуры мочевина разлагается на изоциановую кислоту и аммиак. При химической реакции оксида азота и аммиака образуются водяной пар и безвредный азот. Остальные химические соединения просто сгорают в камере сгорания. В результате вредность выхлопа дизельного автомобиля резко снижается, так как нейтрализуется опасное соединение оксид азота.
Первоначально жидкостная система нейтрализации использовалась в силовых агрегатах грузовых автомобилей, однако постепенно нашла свое применение и на легковых дизельных авто. Использование SRC, противосажевого фильтра и катализатора позволяет добиться экологичности выхлопа на уровне Евро-5 и Евро-6.
Плюсы и минусы системы
Снижение вредности выхлопа дизельного мотора в атмосферу — не единственное преимущество системы SRC. Также использование SRC обладает следующими достоинствами:
Однако использование мочевины имеет и свои недостатки, во многом делающие ее применение в дизельных автомобилях непрактичным. К ним относятся:
Именно невозможность использования AdBlue при стандартных для отечественной зимы температурах делают ее непрактичной в российских условиях, даже несмотря на то, что бачок с мочевиной оборудуется специальным нагревом для предотвращения замерзания жидкости.
В то же время дизельные автомобили, приобретенные в Европе, оснащаются этой системой по умолчанию, сейчас они свободно продаются и на российском рынке. Также оснащение своего «железного коня» такой системой необходимо при поездке в Европу — в ином случае можно «попасть» на немаленький экологический штраф. Поэтому немалому числу отечественных владельцев дизельных автомобилей все-таки приходится обслуживать систему SRC, если таковой оборудован их автомобиль, и покупать мочевину.
Из чего делают
Мочевина для дизеля — специальная жидкость, состоящая из двух компонентов: непосредственно мочевины (карбамида) и деминерализованной воды. В составе готового средства концентрация чистой мочевины составляет 32,5 %, оставшиеся 67,5 % — чистая вода без примеси минералов.
На европейском рынке продукт получил благозвучное наименование AdBlue и изготавливается под надзором VDA (Ассоциация автомобильной промышленности Германии). Только сертифицированные VDA производители обладают правом использовать торговый знак AdBlue® при изготовлении и продаже своей продукции.
Как выбрать
При выборе мочевины для дизельного агрегата необходимо учитывать несколько факторов.
Поэтому при выборе AdBlue для дизельных силовых агрегатов следует особенное пристальное внимание уделять наименованию производителя и наличию у него сертификата соответствия качества.
Дизельный мотор и экология
По мере развития технологий к двигателям внутреннего сгорания стали выдвигаться все более жесткие нормы и требования касательно вредности выхлопных газов. Установка каталитических нейтрализаторов на бензиновые ДВС позволила достаточно эффективно решить данную проблему. Более того, инженерам удалось выполнить поставленную задачу без существенных конструктивных изменений самого двигателя и его топливной аппаратуры.
Катализатор устанавливается в выхлопную систему. Корпус такого каталитического нейтрализатора имеет двойные стенки, между которыми находится специальная жаропрочная оболочка. Также внутри катализатора имеются особые «соты», которые могут быть изготовлены из керамики или металла. Указанные соты покрывают небольшим слоем вещества, которое вступает в химическую реакцию с отработавшими газами. Другими словами, активное вещество на сотах представляет собой катализатор, который превращает вредные соединения в выхлопе путем их окисления в углекислый газ, азот и воду.
Сегодня широко используются катализаторы, которые имеют в своей основе три компонента: платину, палладий и родий. Платина и палладий нейтрализуют угарный газ и углеводороды, в то время как родий эффективно взаимодействует с окислами азота. К преимуществам таких каталитических нейтрализаторов относят эффективность работы, простоту их изготовления, а также долгий срок службы.
Хорошо известно, что сажа является вредным канцерогеном, который может спровоцировать образование раковых клеток. Стоит отметить, что попытки снизить количество сажи в выхлопных газах дизеля приводят к значительному увеличению содержания оксида азота, а снижение выбросов оксида азота означает резкое увеличение количества сажи. Другими словами, уменьшение содержания одного токсичного компонента приводит к закономерному увеличению другого. Данная особенность затрагивает различные режимы работы дизельного двигателя.
Для борьбы с сажей дизельные автомобили оснастили сажевыми фильтрами. Работают такие фильтры по принципу специального уловителя. Частицы сажи оседают на сетке фильтра. Когда сетка забивается, система управления двигателем активирует процесс дожигания сажи, реализуя таким образом регенерацию сажевого фильтра и нормализацию его пропускной способности.
Использование мочевины для очистки выхлопа
Ужесточение экологических норм и стандартов подтолкнуло автопроизводителей к созданию еще более совершенных систем, которые сегодня активно используются на дизельных ДВС. Такие решения позволили добиться снижения количества оксида азота.
Одной из наиболее распространенных схем очистки является технология Bluetec. В такой системе применен целый комплекс очищающих выхлоп элементов:
Данное решение разработано и активно используется немецким автогигантом Mercedes-Benz на различных моделях коммерческих и легковых дизельных авто. Грузовики, оснащенные Bluetec, имеют отдельный бак, в который заливается активный реагент под названием AdВlue. Указанный реагент представляет собой раствор мочевины с водой (вода и аммиак). Специальное дозирующее устройство осуществляет автоматический впрыск раствора мочевины в выпускную систему дизельного авто, где происходит перемешивание отработавших газов и раствора мочевины для дизеля.
После смешивания мочевины с выхлопом указанная смесь попадает в нейтрализатор SCR (англ. selective catalytic reduction). Такой нейтрализатор отличается тем, что работает по избирательному принципу. Аммиак, который находится в составе мочевины для дизеля, вступает в реакцию с окислами азота под воздействием катализирующего слоя в нейтрализаторе и высокой температуры до 300 градусов по Цельсию. Результатом становится разложение окислов азота на азот и воду. Также в нейтрализаторе догорают и другие токсичные соединения. Похожая схема применяется и на легковых авто с указанной системой очистки.
Хранение
Раствор мочевины нетоксичен и безопасен в обращении. Однако, может привести к коррозии некоторых металлов и должны храниться, и транспортироваться осторожно. Рекомендуется хранить в прохладном, сухом и хорошо проветриваемом месте, вне прямого солнечного света. Как было сказано выше, жидкость нетоксична, но большие её концентрации могут привести к катастрофическим последствиям окисления водоемов
Техническая мочевина AdBlue
Конечный продукт метаболизма млекопитающих — мочевина, известен с XIX века. Диомид угольной кислоты синтезируется из неорганических соединений и широко используется в сельском хозяйстве. В автомобильной промышленности раствор технической жидкости Adblue в качестве активного реагента при очистке токсичных выхлопных газов от оксидов азота.
Adblue состоит из 40% мочевины и 60% дистиллированной воды. Композиция впрыскивается в систему SCR в патрубок через который проходят выхлопные газы. Происходит реакция разложения, при которой оксид азота распадается на безвредные молекулы азота и воды.
Технический мочевина для дизеля — Adblue не имеет ничего общего с мочевиной карбамидом, который используется в агропромышленном секторе и в фармакологии.
Эдблю в дизельном двигателе
Жидкостная система нейтрализации токсичных выхлопов или нейтрализатор SCR — это замкнутая система, через которую протекает дизельный выхлоп, не содержащий сажи. Жидкость Adblue наливается в автономный резервуар и вводится в выхлопной патрубок в отмеренной дозе перед поступлением в нейтрализатор.
Смешанный газ поступает в блок нейтрализации SCR, где происходит химическая реакция разложения оксида азота за счет аммиака в мочевине. В сочетании с оксидом азота молекулы аммиака расщепляют его на компоненты, безвредные для человека и окружающей среды.
После полного цикла очистки в атмосферу выбрасывается минимальное количество загрязняющих веществ, параметр выбросов соответствует протоколам Евро-5 и Евро-6.
Процесс очистки
Поскольку уже удалось разобраться в том, что такое мочевина и какие преимущества даёт использование этой смеси в машинах, нужно детальнее разобраться в самом процессе нейтрализации токсичности выхлопа.
Доказанная на практике высокая эффективность мочевины или Adblue основывается на 2 рабочих циклах.
Наглядное описание процесса позволяет понять, зачем нужна эта самая мочевина, какие функции она выполняет и как это всё происходит в дизельном двигателе.
Мочевину используют с целью повышения уровня экологичности. Этим производители выводят свои машины на требуемый уровень безопасности, предусмотренный нормами Евро 4 и выше, включая актуальную норму Евро 6.
Важно заметить тот факт, что мочевина расходуется в достаточно небольшом количестве. Потому тратить огромные деньги на постоянную заправку карбамидом не приходится.
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.
Новые дизельные моторы: зачем им мочевина?
Этот материал начинался как обзор Peugeot 508, а превратился в большую всеохватывающую статью. Ведь суть вопроса – новые дизельные двигатели, которые работают с добавкой мочевины в специальный SCR-катализатор выхлопных газов. Как устроены эти двигатели и что такое SCR-катализатор
Эко-коктейль: дизель + мочевина
Все началось в 1988-м году с принятием первых норм токсичности серии «Euro» (ради справедливости отметим, что к тому времени уже действовали некоторые предписания и правила в США и Европе по регулированию уровня выхлопных газов).
Нормы токсичности «Euro» постоянно пересматривались и становились все более «зелеными» в плане количества загрязняющих веществ в выхлопе, и все более сложными, дорогими для их исполнения производителями автомобилей.
Последними и самыми жесткими нормами токсичности стали «Euro 5» и «Euro 6», которые приняли одновременно к сентябрю 2009-го года, но «Euro 6» начинали действовать лишь в сентябре 2014-го года с периодом внедрения 1 год, т.е. до сентября 2015 года.
Главное изменение «Euro 5» и «Euro 6», помимо снижения прочих вредных веществ в выхлопных газах, состояло в контроле оксида азота NOx.
Данное видео датировано 2013-м годом – уже тогда существовали технологии очистки выхлопных газов с помощью SCR-катализатора. Которая, кстати, еще раньше появилась в мире грузовых автомобилей: там «мочевинные дизели» дебютировали у некоторых производителей еще во время введения норм токсичности «Euro 5»
Считается, что оксиды азота NOx могут приводить к повреждению слизистой оболочки дыхательных путей человека, вызвать рак, виноваты в смогах и кислотных дождях. Словом, оксиды азота стали «новой мишенью». С учетом того, что в 2000-х годах особую популярность в Европе набрали дизельные двигатели – проблема рисковала стать массовой.
Тогда оксиды азота решили превращать в безвредный азот (N2) и воду (H20). Но как это сделать? С помощью химической мочевины CH4N2O и ряда реакций. Так, изначально при добавлении воды разлагается сама химическая мочевина:
Фактически получаем аммиак NH3 и углекислый газ CО2. Последний уже попросту улетучивается в выхлопную трубу, а вот первый – аммиак – вступает в дальнейшие химические реакции. Уже с оксидами азота:
Однако чтобы воплотить такую реакцию в реальность нужно место для нее – это и есть дополнительный SCR-катализатор, который устанавливается в выхлопной системе автомобиля. Кроме того, химическую мочевину нужно где-то брать, ее нужно возить с собой.
А значит, требуется бак для мочевины, который обычно устанавливается в задней части автомобиля: около бензобака или в днище багажного отсека.
Плюс мелкие доработки: различные датчики, другая программа управления мотором, контрольные лампы на панели приборов, пр.
Плюсы мочевины для автолюбителя
Кстати, а вот «другая программа управления двигателем» – совсем не мелочь. Ведь если ранее приходилось настраивать мотор с учетом уровня выбросов оксидов азота, то теперь здесь поможет SCR-катализатор.
А значит – можно сосредоточить усилия конструкторов на достижении оптимального баланса топливной экономичности и большей мощности.
К примеру, двигатели BlueHDi стали мощнее на 7-10% относительно сравнимых предшественников серии HDi.
Двигатель BlueHDi 120 – это 1,6-литровый 4-цилиндровый турбодизель с максимальной мощностью 120 л.с. и крутящим моментом 300 Нм; у предшественника e—HDi 110-115 было 110-115 л.с. и до 270 Нм. Мотор BlueHDi 180 – это 2-литровый 4-цилиндровый турбодизель о 180 л.с. и 400 Нм; у предшественника HDi 160 – 163 л.с. и 340 Нм. Прибавка мощности и момента – около 7-10%
Интересно, что установкой лишь SCR-катализатора не обошлось. Так, 1,6-литровый турбодизель (семейство DV6), выпускается еще с 2004 года и впервые был представлен с 16-клапанной ГБЦ (для самых мощный версий).
Однако в 2011-м году мотор существенно изменился: была снижена степень сжатия (с 17,5 до 16), вместо 16-клапанной ГБЦ на все версии мотора теперь ставится 8-клапанная «головка».
Аналогично и с 2-литровым дизелем (семейство DW10): он выпускается много лет и в ходе доработок получил новую цилиндропоршневую группу и головку блока цилиндров, турбину, системы впуска и выпуска, ГРМ.
Итак, во-первых, мы имеем повышение мощности на 7-10% от сравнимых дизелей без мочевины. Во-вторых – мы получаем снижение расхода топлива.
К примеру, по паспорту, Peugeot 508 с прежним 163-сильным двигателем потреблял в городе 7,6 л топлива на 100 км пути; на трассе – 4,6 л; в смешанном цикле – 5,7 л.
С обновленным и более мощным мотором BlueHDi расход топлива не вырос, а снизился: в городе – 5,2 л; на трассе – 3,8 л; смешанный – 4,3 л (все по паспорту).
Конечно, цифры выглядят фантастическими, лично я в реальном тесте не смог их получить, возможно, такой расход можно показать лишь в идеальных «тепличных» условиях. Однако все-таки в реальности автомобили оказались очень экономичными: в городе Peugeot 508 потреблял около 6-7 л/100 км, на трассе укладывался примерно в 4 л/100 км. На счет Citroen C4 есть следующее наблюдение…
Почти идеальные условия: Бориспольская трасса, круиз-контроль на 90 км/ч, практически нет ветра, температура около +15 градусов. Результат – 3,3 л/100 км. Это важно, поскольку пару лет назад я ездил на Citroen C4 e-HDi с 6-ст.
РКПП и в схожих условиях не мог выжать из него результат лучше 3,6-3,7 л/100 км. Экономию 0,3-0,4 л/100 км – около 10% – подтверждаю на личном опыте. Суммарно на каждом автомобиле проехал 500-700 км в разных условиях.
Результат Peugeot написан выше, результат Citroen: трасса – 3,3-3,5 л/100 км; город – около 5 л/100 км.
В результате можно говорить о том, что мочевина позволяет сделать дизельный мотор мощнее на 7-10% одновременно со схожей экономией топлива (около 10%).
Минусы мочевины и цена вопроса
А вот теперь о минусах и пресловутой «цене вопроса». Сейчас уже сложно высчитать, какова разница между обычным дизелем HDi и BlueHDi, т.к. мотор BlueHDi в Украине обычно идет в паре с АКПП и в средних или дорогих комплектациях автомобиля, его сравнение с версией «HDi + МКПП» некорректно. Однако можно оценить стоимость специфических запчастей для этих моторов.
Французы используют SCR-катализатор в едином блоке DPF-фильтром, справедливо полагая, что горячие выхлопные газы лучше обрабатывать и очищать в едином месте.
Кстати, в 1999-2000 годах Группа PSA одной из первых среди производителей автомобилей внедрила DPF-фильтр (их фирменное название «FAP-фильтр»): как раз под нормы «Euro 3» для борьбы с сажей.
Это еще одна иллюстрация того, что PSA является одним из лидеров на дизельном авторынке – в Европе, и в Украине. И вот теперь две технологии – DPF и SCR – объединились в одном узле.
Детали дорогие, но если не попадать в сильные ДТП и не ударятся днищем о бугры на разбитой дороге или грунтовке, то их стоимости владелец автомобиля вряд ли узнает: еще во время введения Euro 5 срок службы деталей выхлопной системы рассчитывался на пробег минимум 160 тыс. км
Отчасти дороговизна подобных систем очистки выхлопных газов и стала причиной скандала VW, о которым мы писали ранее.
Но ведь есть и текущие расходы, прежде всего – стоимость ТО для «мочевинного дизеля». К примеру, рассмотрим Citroen C4, т.к. для этой модели сегодня предлагается и обычный дизель HDi и новый мотор BlueHDi.
Разница в ТО для двух моторов не только в необходимости заливки химической мочевины, но и в требовании замены топливного фильтра каждый 20 тыс. км для мотора BlueHDi против замены топливного фильтра раз в 40 тыс. км для мотора HDi.
В результате каждое ТО, где приходится доливать жидкость AdBlue и дополнительно менять топливный фильтр, обходится примерно вдвое дороже обычного – 4,8 тыс. грн против 2,25 тыс. грн. Если рассмотреть ТО на 40 тыс.
, где в двух моторах нужно заменить топливный фильтр, то сможем примерно рассчитать стоимость только химической мочевины: 4,8 тыс. грн против 3,45 тыс. грн; разница составляет примерно 1,3 тыс. грн – это и есть стоимость залитой мочевины.
Хотя у сторонних продавцов можно найти химическую мочевину и дешевле. К примеру, смотрим предложения на Hotline: в среднем цена 30-35 грн за 1 литр, обычно нужно покупать 20 л. Кстати, почему 20 л? Потому, что бак для мочевины рассчитывается так, чтобы запаса жидкости хватило на 15-20 тыс. км пробега.
При среднем расходе жидкости около 1 л на 1000 км нужен и соответствующий бак – к примеру, в тестовых авто был установлен бак объемом 17 литров. Расход химической мочевины лишь косвенно связан с объемом мотора, он больше зависит от расхода топлива – и количества выхлопных газов, которые нужно преобразовать.
Но в целом правило неизменно: 1л на 1000 км пробега, бак около 15-20 л для зазора «от ТО до ТО».
Точки заправки мочевины – либо в крышке лючка для заправки, либо в багажнике автомобиля, в скрытых полостях.
Последнее решение кажется странным? Зато возможностей перепутать заправочные горловины отсутствует напрочь, да и обращаться туда придется примерно раз в год.
Контроль за уровнем жидкости прост: достаточно лишь одного нажатия кнопки – и получаем нужную информацию на дисплее БК. В случае необходимости заливки химической мочевины сообщение появится автоматически
А что будет, если мочевина закончится? Сначала на панели приборов зажгутся лампы или надписи предупреждения, еще до окончания мочевины, с запасом по пробегу около 2-2,5 тыс. км.
Затем будет еще одно предупреждение, уже на приграничных пробегах, когда мочевины осталось совсем чуть-чуть.
Но если владелец игнорирует и эти предупреждения – тогда двигатель либо переходит в аварийный режим (обрезана мощность, обороты, грязный выхлоп), либо мотор невозможно завести вообще!
Словом, минусов хватает, они немалые, да еще и обходятся «в копейку».
Дизель с мочевиной: Peugeot, Citroen, кто следующий?
Когда мы говорим о дизелях Группы PSA – то мы говорим об общей ситуации и тенденциях на рынке в целом. Ведь эти моторы отлично известны на рынке, они имеют хорошие рекомендации, а потому – встречались или встречаются под капотами автомобилей многих других марок: Ford, Volvo, FIAT, Mazda, Mini.
Еще один «дизельный гигант» – Группа VW, которая редко отдает свои моторы «на сторону», но и перечень собственных марок более чем достаточен: VW, Audi SKODA, SEAT. Наконец, обязательно вспомним и дизельные Mercedes. И у всех этих марок «мочевинные дизели» уже представлены в Украине или появятся совсем скоро!
Первым «мочевинные дизели» в Украине стал предлагать Mercedes: моторы серии BlueTEC встречались или встречаются на Е-классе, внедорожниках GL и GLE (в прошлом ML). Правила эксплуатации схожи: заправка «от ТО до ТО» на 15-20 тыс. км, примерно 20 л мочевины, «цена вопроса» (заправки мочевины) около 1,3 тыс.
грн. Особых проблем пока не замечено, но ведь и автомобилям сейчас только по паре-тройке лет. Но если Mercedes – это «премиум», где не слишком считают расходы на ТО и могут ездить на фирменный сервис много лет, то случай с PSA – это первый приход «мочевинных дизелей» в массовый класс.
На протяжении этого года в Украине могут стартовать продажи «мочевинных дизелей» для ряда моделей VW, SKODA, SEAT Leon; представители PSA уже огласили прайс на Peugeot 308 с дизелем BlueHDi.
А компания Ford буквально на днях анонсировала новый дизельный мотор 2.
0 EcoBlue, который изначально спроектирован под нормы «Euro 6» и использование мочевины: сначала – для коммерческих авто, фургонов, минивэнов, затем – для легковых моделей.
Хотим мы того или нет, но «мочевинные дизели» приходят в средние классы современных автомобилей-иномарок.
И, пожалуй, альтернативу им могут предложить только современные малообъемные бензиновые турбо-моторы, которые предлагают высокую мощность и заметно уменьшенные аппетиты к топливу.
Лучшие примеры – моторы TSI от VW и PureTech Turbo от PSA – двух автомобильных групп, которые еще недавно делали огромную ставку на дизельные двигатели. Такая вот «циклическая шутка» истории моторостроения.
Немного истории
С ростом машин, пошло увеличение выбросов в атмосферу. Создавать экологичные моторы на тот момент, было никому не нужно, а кто пытался, ценник на эти самые двигатели становился мягко говоря не конкурентным, поэтому под давлением в первую очередь европейских государств, были созданы катализаторы, который впитывал все вредные вещества из отработанного бензина.
А вот с дизелем, вопрос стоял гораздо острее. Одно слово — сажа. Бороться с ней с помощью катализатора и настроек двигателя, вариант из разряда так себе. Может на бумаге и цифрах, что-то и получалось, только вот к реальной жизни и эксплуатации, это ничего общего не имело.
Частично проблему удалось решить сажевым фильтром, но не настолько, чтобы экологи успокоились.