Однако важно понимать, что дизельная мочевина до сих пор является единственным реагентом, препятствующим выбросу оксида азота в окружающую среду, что приводит к онкологическим заболеваниям.
Зачем нужна мочевина в дизеле
Экологические стандарты, применяемые к двигателям внутреннего сгорания, постоянно ужесточаются. Если с бензиновыми двигателями решение проблемы было найдено с помощью нейтрализаторов, то с дизелями все сложнее. Выхлоп дизельного двигателя содержит сажу и высокую концентрацию оксида азота. Частичным решением проблемы вредных выбросов стало использование в дизелях водного раствора мочевины.
Мочевина для мотора безвредна для человеческого организма. Это бесцветный раствор карбамида в деминерализованной воде. Мочевина используется в качестве расходуемой рабочей жидкости в современных дизельных автомобилях, оборудованных системой нейтрализации SRC, как реагент, снижающий вредность выхлопных газов.
Выбросы дизельных силовых агрегатов содержат 2 основных вредных компонента: сажу и оксид азота. Для борьбы с сажей, являющейся опасным канцерогеном, был изобретен сажевый 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). Система SCR была разработана компанией FPT Industrial, входящей в холдинг Fiat. Сейчас изобретение итальянской компании используют все европейские производители дизельных автомобилей.
Работа системы SRC основана на простейшей химической реакции. Выхлопные газы в камере сгорания взаимодействуют с водным раствором мочевины, поступающим из бака нейтрализатора путем впрыска форсункой.
Под действием высоких температур мочевина разлагается на изоциановую кислоту и аммиак. Химическая реакция между оксидом азота и аммиаком приводит к образованию водяного пара и безвредного азота. Остальные химические соединения просто сжигаются в камере сгорания. В результате резко снижается вредность выхлопа дизельного автомобиля, так как нейтрализуется опасное соединение оксид азота.
Изначально система жидкостной нейтрализации использовалась в силовых агрегатах грузовых автомобилей, но постепенно нашла свое применение и в дизельных легковых автомобилях. Использование SRC, сажевого фильтра и катализатора позволяет добиться экологичности выхлопа на уровне Евро-5 и Евро-6.
Для мочевины на дизельном автомобиле устанавливается специальный бак и устройство впрыска, которое находится перед нейтрализатором SCR. В выхлопной системе мочевина и выхлопные газы смешиваются и попадают в нейтрализатор SCR.
Что такое мочевина
Конечный продукт метаболизма млекопитающих, мочевина, известен с 19 века. Диамид угольной кислоты синтезируется из неорганических соединений и широко применяется в сельском хозяйстве. В автомобильной промышленности раствор технической жидкости Adblue используется в качестве активного агента при очистке выбросов токсичных оксидов азота.
Жидкость Adblue состоит из 40% мочевины и 60% дистиллированной воды. Состав впрыскивается в систему селективной очистки SCR в трубу, по которой проходят отработавшие газы. Происходит реакция разложения, при которой оксид азота распадается на безвредные молекулы азота и воды.
Техническая карбамида для жидкого дизельного топлива Adblue не имеет ничего общего с карбамидом, который используется в агропромышленном и фармацевтическом секторах.
Для чего нужна в дизельном двигателе
Жидкостная система доочистки выхлопных газов, или SCR, представляет собой закрытую систему, посредством которой сажа очищается от выхлопных газов дизельных двигателей. Жидкость Edblue заливается в автономный бак и дозированно подается в выхлопную трубу перед входом в преобразователь.
Смешанный газ поступает в блок нейтрализации СКВ, где происходит химическая реакция разложения оксида азота за счет содержащегося в мочевине аммиака. Молекулы аммиака, соединяясь с оксидом азота, расщепляют последний на компоненты, безвредные для человека и окружающей среды.
После полного цикла очистки в атмосферу попадает минимальное количество вредных веществ, параметр эмиссии соответствует протоколам Евро-5 и Евро-6.
Смешанный газ поступает в блок нейтрализации СКВ, где происходит химическая реакция разложения оксида азота за счет содержащегося в мочевине аммиака. Молекулы аммиака, соединяясь с оксидом азота, расщепляют последний на компоненты, безвредные для человека и окружающей среды.
Для чего нужна мочевина для дизеля
Инженеры постоянно ищут ответ на вопрос: как уменьшить количество вредных выбросов? Уменьшение объема моторов вряд ли положительно скажется на ситуации: люди слишком зависят от автомобильного транспорта, благодаря которому нужные нам товары доставляются по суше. Вместимость грузовика уменьшится, что приведет к необходимости совершать несколько рейсов вместо одного. Альтернативным путем, который можно и нужно использовать, является нейтрализация выбросов двигателей внутреннего сгорания.
Использование катализатора SCR и мочевины позволяет значительно снизить выбросы дизельных двигателей. При этом сам компонент абсолютно безвреден для человека и окружающей среды. Система самостоятельно рассчитывает необходимое количество компонента на основании данных об интенсивности использования двигателя в данный момент. Чем выше нагрузка, тем больше мочевины впрыскивается в катализатор SCR. Таким образом, использование мочевины способствует снижению вредных выбросов.
Плюсы и минусы системы
Снижение вредности выхлопных газов дизеля в атмосферу — не единственное преимущество системы SRC. Кроме того, использование SRC имеет следующие преимущества:
- значительно увеличивает мощность двигателя;
- наблюдается незначительное снижение уровня потребляемого топлива;
- низкий расход жидкости – на лодке машина проедет от 5 до 10 тыс км.
Однако применение мочевины имеет и свои недостатки, которые во многом делают нецелесообразным ее применение в дизельных автомобилях. К ним относятся:
- усложнение системы, что приводит к более частым поломкам;
- дополнительные затраты на обслуживание (канистра AdBlue будет стоить от 500 рублей);
- замораживание при температуре ниже -11°С.
Именно невозможность использования AdBlue при стандартных отечественных зимних температурах делает его нецелесообразным в российских условиях, несмотря на то, что бак мочевины оборудован специальным подогревом, предотвращающим замерзание жидкости.
В то же время дизельные автомобили, купленные в Европе, по умолчанию оснащены этой системой и теперь свободно продаются на российском рынке. Также такой системой необходимо оснастить своего «железного коня» при поездке в Европу; в противном случае можно «получить» довольно крупный экологический штраф. Поэтому немалому количеству отечественных дизельных автовладельцев все же приходится ремонтировать систему SRC, если их автомобиль ею оснащен, и приобретать карбамид.
Карбамид для дизеля – это специальная жидкость, состоящая из двух компонентов: непосредственно карбамида (карбамида) и деминерализованной воды. В составе готового продукта концентрация чистой мочевины составляет 32,5%, остальные 67,5% — чистая вода без минеральных примесей.
Плюсы и минусы системы
К преимуществам инъекций мочевины относятся:
- относительная простота решения проблемы экологичности дизелей более высокого КПД;
- незначительный дополнительный расход мочевины, не сравнимый с экономическим эффектом от снижения расхода дизельного топлива, полученным за счет безбоязненного повышения теплового режима процессов в цилиндрах;
- совместимость с катализаторами восстановления CO, сажевым фильтром и системой EGR;
- возможность увеличения мощности двигателя при повышении экономичности.
Но при практической эксплуатации таких перспективных технологий стали выявляться недостатки, раздражающие потребителей, особенно профессиональных водителей:
- качественный раствор AdBlue доступен не везде по доступной цене;
- зимой возникают дополнительные сложности, так как эта жидкость в типичной концентрации замерзает при понижении температуры после 10 градусов мороза;
- возможно появление паров аммиака, вызывающих раздражение дыхательных путей, и даже при попадании на кожу раствор проявляет свою едкость;
- на рынке много контрафактных картриджей AdBlue, использование которых приводит к выходу оборудования из строя, даже с дорогостоящими последствиями;
- дополнительная система впрыска усложняет автомобиль и снижает его надежность;
- возможно проникновение паров аммиака в глушитель, а оттуда в атмосферу, что, помимо неприятного запаха, может привести к нарушению установленных экологических норм; в стандарте Евро-6 количество аммиака в выхлопе уже строго регламентировано;
- при снижении эффективности катализатора расход мочевины начинает недопустимо расти.
Все это часто приводит к несанкционированному отключению со стороны владельцев системы, использующих перешитую прошивку ЭБУ двигателя или имитирующую его нормальную работу всякими «хитростями».
Как выбрать AdBlue
Попадание посторонних предметов или дизельного топлива в бак мочевины абсолютно недопустимо и может привести к дорогостоящему ремонту. Кроме того, заливать можно только раствор определенного состава, который производится по лицензии немецкого патентообладателя. В противном случае качество не гарантируется.
Фальшивомонетчики часто обходят юридические ограничения, не используя обозначение AdBlue на канистрах и рекламируя, что их продукт выполняет те же функции, но по гораздо более низкой цене.
После заправки такими веществами происходили выходы из строя компонентов системы впрыска, а также дорогих катализаторов. Даже если физических сбоев нет, система, скорее всего, заметит несоответствие по информации со своих датчиков и перейдет в аварийный режим.
Поэтому все заявления о 100% аналоге следует игнорировать. Также не стоит ожидать самостоятельного изготовления раствора из одноименного сельскохозяйственного удобрения.
Разумеется, производители контрафакта могут отображать на этикетках как товарный знак AdBlue, так и ссылку на производителя, уполномоченного правообладателем (список можно найти в сети). Все зависит от честности торговой организации и наличия сертификатов соответствия.
Лицензия выдана немецкой организацией VDA. Банки должны быть герметичными и закрытыми, а срок годности не должен превышать одного года. Разницы между использованием груза и пассажиров, а также между марками автомобилей нет.
С 2015 года экологический протокол Евро-6 вступил в силу в 28 странах ЕС. Согласно новому стандарту, к автопроизводителям, производящим дизельные двигатели, предъявляются жесткие требования, так как дизельные двигатели наносят большой вред окружающей среде и здоровью человека из-за выбросов в атмосферу сажи и оксидов азота.
Плюсы и минусы использования мочевины
Существенным преимуществом, помимо снижения выбросов в окружающую среду, является соблюдение экологических норм. В цивилизованных странах за несоблюдение владелец автомобиля наказывается штрафами. Мочевина позволяет избежать их и в то же время заботиться об окружающей среде.
Что касается денежных затрат на заботу об экологии, то цена карбамида вполне доступная. Для автовладельцев система с использованием мочевины не будет стоить копейки из-за малого расхода компонента, чего нельзя сказать о водителях-дальнобойщиках. Последние должны быть довольны хотя бы тем, что благодаря мочевине они не вынуждены уменьшать объем двигателей в угоду экологии.
Интересной особенностью системы мочевины является то, что она замерзает при -12 градусах Цельсия. Это существенно ограничивает климатическую область применения таких очистных сооружений – в морозы они просто не будут работать.
К недостаткам также необходимо добавить необходимость обслуживания системы и ее компонентов, что добавляет автомобилистам еще один элемент расходов.
Читайте также: Что такое катализатор в автомобиле и зачем он нужен.
Среди недостатков использования мочевины для дизелей стоит выделить дополнительные затраты на сам реагент, а также необходимость обслуживания оборудования, обеспечивающего работу системы жидкостной очистки.
Дизельный мотор и экология
С развитием техники для двигателей внутреннего сгорания стали появляться все более жесткие нормы и требования, касающиеся вредности выхлопных газов. Установка каталитических нейтрализаторов на бензиновые ДВС позволила эффективно решить эту проблему. При этом инженерам удалось выполнить поставленную задачу без существенных конструктивных изменений двигателя и его топливной аппаратуры.
Катализатор установлен в выхлопной системе. Корпус такого каталитического нейтрализатора имеет двойные стенки, между которыми находится специальный термостойкий кожух. Также внутри катализатора находятся специальные «соты», которые могут быть изготовлены из керамики или металла. Эти соты покрыты небольшим слоем вещества, вступающего в химическую реакцию с выхлопными газами. Другими словами, активное вещество в сотах — это катализатор, который преобразует вредные соединения в выхлопных газах, окисляя их до углекислого газа, азота и воды.
Сегодня широко применяются катализаторы, основу которых составляют три компонента: платина, палладий и родий. Платина и палладий нейтрализуют окись углерода и углеводороды, а родий эффективно взаимодействует с оксидами азота. К преимуществам таких каталитических нейтрализаторов можно отнести экономичность, простоту изготовления, а также длительный срок службы.
Что касается дизельных двигателей, то сажа присутствует в списке токсичных компонентов их выхлопных газов (в отличие от бензинового агрегата). Также было отмечено присутствие оксида азота. Образование большого количества сажи происходит из-за индивидуальных особенностей процесса смесеобразования в дизелях.
Общеизвестно, что сажа является вредным канцерогеном, который может спровоцировать образование раковых клеток. Стоит отметить, что попытки уменьшить количество сажи в выхлопных газах дизеля приводят к значительному увеличению содержания оксида азота, а уменьшение выбросов оксида азота означает резкое увеличение количества сажи. Другими словами, уменьшение содержания одного токсического компонента приводит к закономерному увеличению другого. Эта особенность влияет на различные режимы работы дизельного двигателя.
Для борьбы с сажей дизельные автомобили оснащены сажевыми фильтрами. Такие фильтры работают по принципу специальной ловушки. Частицы сажи оседают на сетке фильтра. При засорении сетки система управления двигателем активирует процесс дожигания сажи, тем самым регенерируя сажевый фильтр и нормализуя его работу.
Также рекомендуем прочитать статью о том, как почистить сажевый фильтр. В этой статье вы узнаете, как почистить сажевый фильтр на дизельном автомобиле своими руками.
Использование мочевины для очистки выхлопа
Ужесточение экологических норм и стандартов побудило автопроизводителей к созданию еще более совершенных систем, которые сегодня активно используются в дизельных ДВС. Такие растворы позволили добиться снижения количества оксида азота.
Одной из самых распространенных схем очистки является технология Bluetec. В такой системе используется целый комплекс элементов очистки выхлопа:
- специальный фильтр;
- катализатор окисления;
- жидкостная система нейтрализации оксида азота;
Это решение разработано и активно используется немецким автогигантом Mercedes-Benz в различных моделях легковых и коммерческих дизельных автомобилей. Грузовики, оборудованные Bluetec, имеют отдельный бак, заполненный активным веществом под названием AdBlue. Этот реактив представляет собой раствор мочевины с водой (вода и аммиак). Специальное дозирующее устройство автоматически впрыскивает раствор карбамида в выхлопную систему дизельного автомобиля, где происходит смешение выхлопных газов и дизельного раствора карбамида.
После смешивания мочевины с выхлопными газами эта смесь поступает в нейтрализатор SCR (избирательное каталитическое восстановление). Такой нейтрализатор отличается тем, что действует избирательно. Аммиак, входящий в состав карбамида дизельного топлива, вступает в реакцию с оксидами азота под действием каталитического слоя в нейтрализаторе и при высоких температурах до 300 градусов Цельсия. В результате происходит разложение оксидов азота на азот и воду. Другие токсичные соединения также сжигаются в нейтрализаторе. Аналогичная схема используется в легковых автомобилях с указанной системой очистки.
Но при практической эксплуатации таких перспективных технологий стали выявляться недостатки, раздражающие потребителей, особенно профессиональных водителей:
Что улучшает мочевина кроме экологии
- Мочевина активно используется в сельском хозяйстве для изготовления различных удобрений.
- Он также используется в качестве основного продукта в производстве смол и пластмасс.
- Некоторые потребительские и косметические продукты содержат мочевину, чтобы предотвратить разделение эмульгированных ингредиентов. Небольшое количество мочевины добавляют в тоники и средства для снятия макияжа, так как это вещество способствует увлажнению кожи.
- Мочевина иногда используется в животноводстве при производстве кормов для скота. Корма с добавлением мочевины содержат высокие концентрации азота, которые способствуют быстрому росту животных.
Еще одним преимуществом использования мочевины является то, что КПД двигателя, достигнутый с помощью технологии SCR, позволит клиентам сэкономить более 280 миллионов литров дизельного топлива и почти 500 миллионов долларов на топливе. При этом из окружающей среды будет удалено примерно 800 000 метрических тонн углекислого газа.
Как технически реализовано добавление мочевины
Большинство новых дизельных автомобилей оснащены многоступенчатыми системами контроля выбросов выхлопных газов, которые постепенно отделяют сажу и NOx от выхлопных газов, при этом этап впрыска мочевины является одним из последних этапов. Впрыск мочевины происходит в секции селективного каталитического нейтрализатора (SCR) системы, где тонкая струя, соединенная с отдельным резервуаром для мочевины, распыляет мелкодисперсный жидкий туман в отработавших газах с высоким содержанием NOx. Выхлопные газы, которые затем выбрасываются в атмосферу, практически не содержат сажи и NOx 2.
Однако пока использование этой системы может доставлять неудобства водителям, так как некоторые дизели могут совершать ограниченное количество пусков, если бак мочевины израсходован. К счастью, большинство новых дизельных моделей с впрыском мочевины оснащены системами оповещения и предупреждения, которые предупреждают водителя о низком уровне мочевины.
