Мочевина в дизельных двигателях
Autoservice-ryazan.ru

Автомобильный портал

Мочевина в дизельных двигателях

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.

  • 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
  • 2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O
  • NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H20

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.

Интересной особенностью системы с использованием мочевины является то, что она замерзает при температуре -12 градусов Цельсия. Это существенно ограничивает климатические рамки использования подобных очистных систем – в холодном климате они просто не будут работать.

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.

Новые дизельные моторы: зачем им мочевина?

Поделитесь в соцсетях:

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? Какие плюсы получит покупатель в итоге? И во сколько обойдутся минусы? Ответим на эти и другие вопросы.

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

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:

CH4N2O + H20 → 2NH3+CO2

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:

4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O

2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O

NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2

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 eHDi 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.

Читать еще:  Новый тойота ярис 2017

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.

В тоже время, при повреждении этого узла придется заплатить немалую цену, т.к. обе составляющие – SCR-катализатор и DPF-фильтр – дороги сами по себе. К примеру, для Peugeot 508 SCR-катализатор в блоке с DPF-фильтром оценен в 38 тыс. гривен (около $1,5 тыс.); вторая крупная деталь системы – бак для мочевины – обойдется в 30 тыс. гривен ($ 1,2 тыс.).

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. Первый, но не последний…

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.

Что такое мочевина для дизельного двигателя

Мочевина для дизельных силовых агрегатов представляет собой активный компонент, который принимает непосредственное участие в работе очищающих SCR-систем. Такие системы являются составным компонентом очищающего комплекса, который обеспечивает поддержание уровня токсичности отработавших газов дизельных двигателей в соответствии со стандартами Евро-4, Евро-5 и Евро-6.

Сама дизельная мочевина представляет собой жидкость-реагент, состоящий из деминерализованной воды и мочевины (водный раствор мочевины). Далее мы рассмотрим, зачем нужна и как работает мочевина в дизельных двигателях для очистки выхлопа.

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:

  • сажевый фильтр;
  • окислительный катализатор;
  • жидкостная система для нейтрализации оксида азота;

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.

Преимущества и недостатки дизельных нейтрализаторов с мочевиной

Периодический впрыск раствора мочевины в выпускной тракт является абсолютно безвредным для окружающей среды, так как мочевина представляет собой органический продукт. Система осуществляет самостоятельный подбор момента, скорости впрыска и количества подаваемой мочевины зависимо от режима работы ДВС, нагрузки на мотор и интенсивности образования выхлопных газов.

  • Главным плюсом от использования такой очистки является экологичность двигателя без необходимости снижать его мощность. Выхлоп дизеля после очистки становится водой, азотом и углекислым газом. Окислы азота в катализаторе превращаются в инертный газ, который не представляет угрозы.
  • Также необходимо отметить полное соответствие нормам Евро и другим экостандартам в развитых странах, что означает свободное передвижение без штрафов и ограничений, а также снижение налогообложения.
  • Что касается расхода реагента и цены на дизельную мочевину, то для легковых автомобилей требуется в среднем 100-150 мл. мочевины для дизеля на 100 километров пути. Получается, 10 литров реагента хватит на 10 тыс. км пробега. Грузовики закономерно расходуют больше раствора, что будет напрямую зависеть от объема ДВС. Большегрузные автомобили могут использовать на «сотню» около 1.5 литров мочевины и более, позволяя пройти на 20-литровой канистре всего 1000-1500 км.
  • Отметим, что канистра мочевины для дизеля обойдётся около 7-10 у.е. В продаже реагент представлен в виде готового раствора, который обычно фасуется в емкости по 20 литров. Мочевину для дизеля предлагают несколько компаний-производителей, доступен как искусственный продукт, так и органический.
Читать еще:  Углы установки колес

Еще одной особенностью является повышенная требовательность системы к качеству топлива, так как нейтрализаторы с впрыском мочевины предполагают нормальную работу только на низкосернистой солярке. Также необходимо отдельно учесть, что раствор мочевины склонен замерзать при температурах около -12 градусов по Цельсию. С учетом данной особенности автомобили с подобными решениями можно без проблем эксплуатировать только в регионах с теплым и умеренным климатом.

Зачем нужна мочевина в дизеле

Экологические стандарты, применяемые к двигателям внутреннего сгорания, постоянно ужесточаются. Если с бензиновыми моторами было найдено решение проблемы в виде применения нейтрализаторов, то с дизельными движками все обстоит сложнее. Выхлоп дизельных двигателей содержит сажу и высокую концентрацию оксида азота. Частичным решением проблемы вредных выбросов стало применение в дизельных моторах водного раствора мочевины.

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.

Для чего нужна

Раствор карбамида в деминерализованной воде используется для того, чтобы снизить содержание оксидов азота в выхлопных газах дизельных автомобилей на 90%. В дизельных автомобилях, оборудованных катализаторами системы SRC, используют мочевину для нейтрализации оксидов азота. В результате выхлопы начинают соответствовать экологическим стандартам Евро-4, Евро-5 и Евро-6, которые поочередно были приняты в странах ЕС.

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 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:

  • ощутимо повышается мощность движка;
  • наблюдается незначительное снижение уровня потребляемого топлива;
  • невысокий расход жидкости — легковой автомобиль пройдет на одной канистре 5-10 тыс. км.

Однако использование мочевины имеет и свои недостатки, во многом делающие ее применение в дизельных автомобилях непрактичным. К ним относятся:

  • усложнение системы, что ведет в более частым поломкам;
  • дополнительные расходы на обслуживание (канистра AdBlue обойдется в сумму от 500 рублей);
  • замерзание при температуре ниже -11 °C.

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.

Как выбрать

При выборе мочевины для дизельного агрегата необходимо учитывать несколько факторов.

  1. Изготовить раствор самостоятельно практически невозможно. Сама мочевина (карбамид) продается отдельно и используется в качестве азотного удобрения и в других сферах. Однако получить деминерализованную воду в домашних условиях, а также добиться необходимого соотношения очень тяжело. Поэтому не стоит рисковать и пытаться изготовить жидкость AdBlue самостоятельно, в ином случае можно нанести серьезный вред двигателю автомобиля.
  2. До 50 % продаваемого на внутреннем рынке продукта является фальсификатом, непригодным для использования в двигателях дизельных автомобилей.

Поэтому при выборе AdBlue для дизельных силовых агрегатов следует особенное пристальное внимание уделять наименованию производителя и наличию у него сертификата соответствия качества.

  1. При покупке мочевины необходимо приобретать конкретно жидкость AdBlue от лицензированных производителей. То есть продукт должен обладать торговым знаком AdBlue® и соответствовать европейскому стандарту ISO 22241-1. Только такой продукт не нанесет вреда двигателю, чего нельзя сказать о несертифицированной продукции, продающейся под наименованиями «мочевина для дизельного двигателя» и т. д.
  2. Можно приобретать мочевину, продающуюся под торговыми марками автопроизводителей, в том числе использовать ее для заливки в автомобиль иной марки. На самом деле такая продукция абсолютно идентична и различается лишь своим названием — сами автопроизводители не занимаются выпуском продукта, предоставляя заводам-изготовителям право использовать свою торговую марку. AdBlue VW вполне подойдет для использования в моторах Mercedes и т. д.
  3. Никакой разницы между мочевиной для легковых и грузовых автомобилей нет — эти продукты полностью идентичны.
  4. Также нет разницы в характеристиках российского и импортного AdBlue. Однако при покупке отечественного продукта необходимо убедиться в том, что он соответствует по стандарту качества ГОСТ Р ИСО 22241.

В российских условиях многие владельцы автомобилей, оборудованных катализаторами SRC, вынуждены отключать систему очистки либо использовать ее эмулятор. Основной причиной таких действий отечественных владельцев дизельных автомобилей является невозможность эффективного использования системы зимой — при температуре ниже -11 °C жидкость элементарно замерзает. Поэтому целесообразность использование катализаторов SRC и жидкости AdBlue в российских условиях на данный момент остается под большим вопросом.

Мочевина в дизельных двигателях

В настоящее время в странах ЕС идет широкая кампания за защиту окружающей среды. Миллионы машин по всему миру каждый год выбрасывают в атмосферу большие объемы вредных веществ. Разумеется, в городе отказ от передвижения на авто едва ли возможен, но снижение ущерба от выхлопов представляется вполне осуществимой задачей. С этой целью были разработаны соответствующие нормативы и стандарты. Но год от года они лишь ужесточаются, что стало для автомобильных концернов настоящей проблемой. Это и привело к появлению мочевины AdBlue и технологии SCR.

Поначалу автомобильные концерны старались изменить систему подачи дизтоплива и газораспределения таким образом, чтобы понизить объем опасных соединений в выхлопных газах. Правда, в дальнейшем эта задача сильно усложнилась. Но на помощь производителям пришел метод селективной каталитической нейтрализации, при котором на машину устанавливается особое оборудование, отвечающее за впрыскивание мочевины в выхлопную систему, в результате чего сильно понижается негативное воздействие выхлопных газов на экологию.

Зачем нужна мочевина

Продукт AdBlue является особым реагентом, применяемым во всех дизельных моторах, соответствующих стандартам Евро-4 и Евро-5 и включающих очищающую SCR-систему. Он представляет собой водный раствор мочевины, которая играет главную роль в процессе каталитической нейтрализации. Благодаря ее использованию становится возможным получение экологически безопасного выхлопа, продление периода эксплуатации двигателя и повышение его эффективности.

Теперь поговорим о том, зачем мочевина для грузовиков нужна. Заметим, что в настоящее время почти все грузовики оснащаются SCR-преобразователями, благодаря чему растут эксплуатационные характеристики самой машины и ее мотора, а элементы двигателя получают защиту от нагара. Мочевина вливается в специально предназначенный для этого бачок, находящийся рядом с автомобильным мотором.

Как правило, объем бачка равен 120 л. Продукт AdBlue довольно экономичен, и больший объем не потребуется. Такого объема достаточно для пробега в 8 тысяч километров. Основным принципом применения данного реагента считается точность соблюдения приложенной инструкции и применение лишь оригинального продукта. Также имеет значение то, насколько чист бачок, в который вливается мочевина, и из каких материалов он сделан.

Этапы очистки отработанных газов

Высокая эффективность продукта АдБлю базируется на 2-х циклах. На 1-м шаге в струю отработанных газов, покидающих камеру сгорания, впрыскивается мочевина. Из-за действия высокой температуры запускается химическая реакция, в результате которой мочевина преобразуется в аммиак. На последнем, 2-м шаге, опасные окислы азота, находящиеся в выхлопных газах, из-за воздействия катализатора и аммиака проходят через реакцию окисления и превращаются в обычную воду и азот – привычные и безопасные вещества. Вот краткое описание того, что делает мочевина для дизеля, зачем она нужна.

Мочевина в дизельных двигателях применяется для того, чтобы достичь предельного соответствия чистоты выхлопных газов нормативам Euro-4, Euro-5 и Euro-6. А благодаря огромной экономичности SCR-технологии этот продукт обрел большую популярность у автомобильных компаний во всем мире.

Но для нашей страны данный продукт считается не самым подходящим, так как у мочевины имеются определенные минусы:

  • Нужна дозаправка дополнительной жидкостью АдБлю, а ее в России приобрести можно далеко не везде, да и качество ее не всегда соответствует требованиям. При этом расход АдБлю равен 5-7% от топливного расхода;
  • Данный продукт замерзает при температуре -11°С, поэтому его трудно использовать в условиях российской зимы;
  • Плохой запах из выхлопной системы;
  • При нагреве бачка с АдБлю появляются аммиачные пары, раздражающие глаза, кожу и слизистые;
  • Токсичность АдБлю, ее способность приводить к химическим ожогам при воздействии на кожу;
  • На отечественном рынке слишком много подделок, потому высока вероятность поломки системы.
  • В конце концов – это лишние и немалые издержки

Наша организация имеет за плечами свыше 12 лет опыта работы с ведущими Европейскими марками грузовых автомобилей. Четыре филиала фирмы находятся в Одинцово. Специалисты компании работают на выезде, а также предоставляют услуги по обслуживанию автомобилей в регионах (Краснодар, Уфа и др.).

Высокий профессионализм и непревзойденное качество исполнения работ, проводимых нашими специалистами, подтверждено клиентами фирмы. В интернете, Вы конечно сможете ознакомиться с рекомендациями по отключению системы SCR, но помните, что не во всех случаях с этой задачей можно справиться самостоятельно. Замена датчиков и перепрошивка FFR не всегда являются лучшими способами, так как подходят лишь некоторым маркам автомобилей (Scania, Iveco). Также самостоятельные манипуляции могут причинить вред вашему «железному другу».

Зачем дизельным двигателям система Bluetec

В будущем существование ДВС, особенно дизельных, без сложных многоступенчатых систем нейтрализации отработавших газов представить трудно. Двигателисты с их играми в качество смесеобразования, похоже, подходят к своему «технологическому пределу», поэтому дальнейшее снижение токсичности выхлопа за химиками.

Читать еще:  Присадка к топливу это

К каким только ухищрениям не прибегают разработчики, дабы увеличить экологичность своих автомобилей. Мудрят с солнечными батареями, электрическими и гибридными приводами, шаманят с водородными технологиями. Из этих разработок многие просочились на конвейер, а некоторые так и остались доживать свой век, будучи воплощёнными только в опытных образцах. А, между прочим, технология Bluetec, которую Mercedes-Benz применяет на своих дизельных автомобилях, хоть и не является революционной, но зато чистит отработавшие газы как надо.

Эффективность этой системы ставить под сомнение грех. Посудите сами, благодаря её применению инженерам без изменения конструктива двигателей, соответствующих нормам , удалось с минимальными перенастройками топливной аппаратуры достичь уровня выбросов, которые по содержанию окислов азота с большим запасом укладываются в нормы и даже . Так как же устроено это чудо техники?

Корпус каталитического нейтрализатора выполнен из двойных стенок с жаропрочной оболочкой между ними. Внутри корпуса находятся керамические или металлические «соты», покрытые тонким слоем химически активного вещества — катализатором. В результате работы катализирующего вещества токсичные соединения CO, CH и NOx окисляются или восстанавливаются до углекислого газа СО2, азота N2 и воды Н2О.

На многих современных машинах нынче трудятся трёхкомпонентные нейтрализаторы. Они относительно просты, не слишком дороги в производстве, обладают достаточной долговечностью и, надо сказать, весьма неплохо справляются со своей задачей. В таких катализаторах платина и палладий «воюют» с СО (угарный газ) и СН (углеводороды), а родий «борется» с NO (окислы азота). Если особо не вдаваться в подробности, то результатом работы «противогаза» является окисление или восстановление этих токсичных компонентов до углекислого газа СО2, азота N2 и воды. И если на бензиновых двигателях со зловредной «троицей» научились бороться весьма эффективно, то при очистке выхлопа дизельных моторов химики столкнулись с проблемами.

На многие модели автомобилей ставятся двух- или даже трёхкомпонентные нейтрализаторы. Они, как правило, состоят из нескольких секций с различными каталитическими веществами — платиной, родием, палладием.

Всё бы ничего, да только особенности смесеобразования в дизеле таковы, что при его работе выделяются не только перечисленные вредоносные компоненты, но и, плюс ко всему, большое количество сажи, которая, кстати, является «провокатором» роста раковых клеток. И это ещё не всё! Особенность дизельных «движков» такова, что если уменьшить долю сажи в выхлопе, содержание NOx, напротив, начнёт резко возрастать. И наоборот. Причём перевес в ту или иную сторону зависит не только от совершенства процесса смесеобразования, но и от режима работы.

«Соты» каталитического нейтрализатора.

Вот и получается, что для комплексной очистки дизельного выхлопа нужна куда более сложная система, состоящая из нескольких компонентов. И таких систем, надо сказать, было выпущено довольно много — с ними экспериментировали и Toyota, и Citroen, и Mitsubishi. Среди них есть весьма интересные экземпляры, но, к сожалению, по своей сложности они в большинстве случаев напоминают гидролизные установки нефтеперегонного завода. Они не только громоздки и тяжелы, но ещё и дороги до такой степени, что их использование в массовом производстве ставит под вопрос рентабельность.

Дизельные красавцы Аrtego, Actros и Axor выпускаются в различных вариантах и могут соответствовать как нормам , так и нормам .

Хотя, следует заметить, на сажу управу удалось найти относительно быстро и, главное, дёшево. Химики-инженеры создали специальные накопительные противосажевые фильтры, которые можно видеть сегодня на большом количестве современных дизелей. С СО и СН на этих моторах эффективно борются при помощи обычных окислительных катализаторов. А куда же девать NOx? Ведь его количество при отдельных режимах работы дизеля может настолько увеличиться, что вписать его в нормы и, тем более, становится весьма проблематично.

«междугородник» Mercedes-Benz Tourismo, который вышел в прошлом году, соответствует нормам .

Ответ дали специалисты компании Mercedes со своей технологией Bluetec. Именно эта система очистки выхлопа, которая среди себе подобных оказалась наиболее простой и удачной, позволила «вписать» дизельные двигатели в перспективные сверхжёсткие нормы токсичности по всем статьям, в том числе и относительно окислов азота. Однако не все знают, что под «вывеской» Bluetec на автомобилях Mercedes и Chrysler применяется не один, а три подвида системы, отличающиеся весьма сильно. Впрочем, давайте обо всём по порядку.

Схема работы системы очистки выхлопа Bluetec на грузовиках Actros.

Первой в серию DaimlerChrysler вывел автомобили с системой, которая предполагала впрыск в выпускной тракт искусственной мочевины AdВlue. Опытные образцы с мочевинной технологией Bluetec концерн выпустил на дороги в 2002 году. На протяжении нескольких месяцев испытатели гоняли машины по дорогам Европы и Америки, прежде чем поняли, что система дееспособна и может применяться на серийных автомобилях. Уже в начале 2005 года серийные дизельные грузовики концерна оснащались такими системами. Потом технология потихоньку перекочевала на автобусы. А не так давно к ним присоединились и легковушки, например, внедорожник Mercedes-Benz GL или Mercedes E 320 CDI Bluetec.

А это не что иное, как дозирующее устройство, которое контролирует подачу мочевины AdBlue в выхлопную трубу грузового Actros.

Грузовой вариант Bluetec наиболее простой и работает следующим образом: специальный активный реагент AdВlue, который представляет собой водный раствор мочевины (вода + аммиак), при помощи специального дозатора подаётся в выпускной тракт и перемешивается с выхлопными газами.

Mercedes для заправки ёмкостей автомобиля мочевиной оснастил собственные центры обслуживания и некоторые заправочные станции специальными колонками.

Далее эта «адская» смесь попадает в специальный нейтрализатор SCR (Selective Catalytic Reduction) избирательного действия. Здесь аммиак из AdBlue под влиянием катализирующих веществ при температуре около °С вступает в химическую реакцию с окислами азота. В результате чего NOx «разбирается» на безобидные азот и воду. Естественно, здесь дожигаются и остальные вредные компоненты.

А вот вариант, устанавливаемый на внедорожник Vision GL 320 Bluetec, более навороченный. Работает эта версия так: практически сразу после выпускного коллектора отработавшие газы попадают в окислительный катализатор, который совмещён с противосажевым фильтром. Кстати, ничего особенного этот совмещённый «очиститель» собой не представляет — большинство современных дизельных моторов оснащается именно такими. В нём платина и палладий «борются» с СО и СН, а фильтр задерживает, а потом окисляет твёрдые частицы углерода, то есть сажи.

Составные части системы нейтрализации с применением мочевины, устанавливаемые на легковые автомобили.

Так многоступенчатая система очистки выхлопа скомпонована на внедорожнике Mercedes-Benz Vision GL 320 Bluetec.

Затем полуочищенный выхлоп попадает в смесительную камеру выпускного тракта и смешивается с реагентом AdBlue. Заключительная стадия очистки проходит в избирательном катализаторе SCR точно так же, как на «грузовой» модификации системы. И только после такой многоступенчатой очистки выхлопные газы «отпускают на волю».

Vision GL 320 Bluetec (справа) показали во время Детройтского автосалона в 2006 году. Дизельная «шестёрка» CDI развивает 211 лошадей и 540 ньютон-метров крутящего момента. При этом уровень загрязняющих веществ мотора соответствует нормам . Трёхтонная махина с этим «движком» расходует в смешанном режиме 9,4 литра дизельного топлива на сто километров.

Расход искусственной мочевины не так велик, как может показаться сначала — всего около 0,1 литра на 100 километров. Следовательно, бака с AdBlue, вполне хватает на пробег более 20 тысяч километров. А это значит, что запас можно пополнять каждый раз при выполнении планового ТО. С грузовиками ситуация аналогичная, только жидкости на километр пути, конечно же, уходит несколько больше.

Прототип с длинным названием Bluetec Jeep Grand Cherokee Engineering Concept с трёхлитровым дизелем CRD был представлен Крайслером на Детройтском автошоу в прошлом году. Насчёт серийного производства таких автомобилей американская компания пока помалкивает.

Есть, разумеется, у «жидкостной» Bluetec и недостатки. И речь не только о цене — система крайне прихотлива к качеству топлива и способна нормально работать только на солярке с минимальным содержанием серы. Кроме того, такая система доставляет лишние хлопоты при обслуживании. Есть и ещё одна трудность — раствор AdВlue замерзает уже при минус 11,5°С.

На Mercedes GL 320 Bluetec, а также Bluetec Jeep Grand Cherokee Engineering Concept и других легковушках с мочевинной технологией бак с реагентом ушёл в подполье.

Поэтому сверхчистые дизели, работающие с реагентом AdBlue, актуальны в регионах, где минимальная температура не опускается ниже минус °С. То есть в относительно тёплых европейских странах или южных штатах Америки. К примеру, в озабоченной проблемами экологии Калифорнии.

Mercedes-Benz Vision C 220 Bluetec немцы представили миру весной 2007 года, буквально за неделю до Женевского автосалона. Мотор этого седана «коптит» настолько чисто, что удовлетворяет требованиям , которые вступят в силу только в 2015 году.

Зная об этих недостатках, Mercedes в своё время озадачился разработкой системы без использования мочевины. Так родился ещё один вариант, который, кстати, уже применяется на седанах и универсалах Mercedes E 320 CDI Bluetec. Здесь разработчики пошли по иному пути — при помощи электроники они несколько изменили характер впрыска на всех режимах. И решили подвергнуть выхлопные газы четырёхступенчатой очистке, без применения жидкого реагента.

А так устроена четырёхступенчатая система очистки газов без использования мочевины (Mercedes E 320 CDI Bluetec).

Система эта состоит из платинового окислительного каталитического нейтрализатора, противосажевого фильтра и двух , которые «сражаются» исключительно с окислами азота. С такой четырёхступенчатой очисткой автомобили продаются исключительно на территории США и позволяют дотянуть состав окислов азота в выхлопе до строжайших калифорнийских стандартов. Кстати, принятые в штате Шварценеггера нормы по концентрации окислов азота NOx примерно соответствуют уровню .

А это, собственно, рентген Mercedes E 320 CDI Bluetec с системой, в которой применена последовательная четырёхступенчатая очистка выхлопа без использования мочевины. Судьба этого Мерса весьма забавна, ведь изначально автомобиль запретили продавать на территории Калифорнии несоответствия экологическим нормам. Однако, немного поработав над ошибками, немцы прорвались на автомобильный рынок южного штата.

В будущем технологии Bluetec сейчас сомнений уже нет. Но пока что лидером по выпуску таких машин является Mercedes-Benz. Кстати, в консорциум Bluetec некогда входил ещё и Volkswagen, но позже концерн решил отказаться идти в ногу со своими коллегами. Тем не менее продажи машин с Bluetec только начинаются, и не факт, что остальные производители в перспективе не будут делать подобное. Правда, к России всё это пока, как обычно, не относится — с качеством солярки…

В этом году во Франкфурте Mercedes представил Bluetec Hybrid. Интересна разработка тем, что в ней воедино соединены две экотехнологии: гибридный привод и многоступенчатая система очистки выхлопа с применением реагента AdBlue. Старания инженеров привели к тому, что автомобиль с запасом укладывается в нормы . Скажем по секрету, инженеры из Штутгарта к 2009 году готовятся выпустить в серию ML 450 Hybrid и E300 Bluetec Hybrid.

Кстати, Scania и MAN готовят мерседесовской технологии довольно сильную альтернативу. Они пообещали представить дизельную «восьмёрку» с технологией EGR, которая будет соответствовать уже в 2008 году. «Шестигоршковые» дизели с «пятым Евро» у них уже есть. Правда, надо заметить, что Scania и MAN делают упор не на (как в Bluetec), а на более точное управление фазированным впрыском и каталитическую систему очистки с рециркуляцией (возвратом обратно в камеру сгорания) отработавших газов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector