Мочевина в дизельных двигателях: зачем, состав, расход, цена, отключение

Мочевина для дизеля: что это за раствор и почему его заливают в двигатель. Принцип работы и устройство системы SCR в автомобиле. Плюсы и минусы AdBlue и особенности выбора смеси.

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.

Мочевина в дизельных двигателях: зачем, состав, расход, цена, отключение

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.

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.

44bdd775-befc-45a8-8e0f-db5a5b00d6ba.jpg

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).

  • CH4N2O + H20 → 2NH3+CO2

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.

Как применять и сколько добавлять

Количество добавляемой жидкости зависит от конкретной системы , как правило составляет от 2-6% объема топливного потребления. Такая дозировка, обеспечивает длительные интервалы пополнения жидкости. Дизельные двигатели работают со смесью воздух-топливо для обеспечения полного сгорания сажи. Сжатие системы зажигания под воздействием температур и давления, намного выше, чем у бензиновых двигателей. Эти условия продуцируют высокие уровни окислов азота в выхлопных газах дизельного двигателя.

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.

Мочевина для дизеля AdBlue

Где купить

В интернет магазине Вы можете приобрести высококачественную жидкость AdBlue — Водный раствор мочевины 32,5%. Продажа оптом и врозницу с доставкой по России. Данная жидкость безвредна.

Жидкость AdBlue для использования в системах снижения токсичности SCA

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.

Схема работы мочевины в дизеле

Преимущества и недостатки дизельных нейтрализаторов с мочевиной

Система впрыска мочевины AdBlue

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.

Среди недостатков использования мочевины для дизеля стоит выделить дополнительные расходы на сам реагент, а также необходимость технического обслуживания аппаратуры, которая обеспечивает работу жидкостной системы очистки.

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.

anons

anons

Юлий КУНИН, заведующий отделом экологической безопасности и устойчивого развития транспорта Научно-исследовательского института автомобильного транспорта

Ситуация с жидкостью AdBlue — типичный пример того, что порой хорошая идея из-за бессистемной реализации погибает, не родившись. Когда в 2005 году принимался первый в России технический регламент «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ», соответствующий передовому европейскому законодательству, Минтранс России, предвидя «трудности перевода», поставил условие, что будет разработан и принят план внедрения этого документа. В нем, кроме всего прочего, следовало предусмотреть мероприятия по обеспечению поставки на рынок качественной эксплуатационной жидкости. Увы, ничего не было сделано. Теперь же под предлогом отсутствия этой жидкости принята поправка в Технический регламент (постановление Правительства РФ от 30 июля 2014 года № 730), позволяющая производителям отключать функцию ограничения мощности двигателя при отсутствии жидкости или при неработающей системе селективной очистки выбросов отработавших газов SCR от вредных оксидов азота. А это был единственный рычаг, заставлявший водителя эксплуатировать автомобиль на территории России в полностью снаряженном состоянии, с работающей системой нейтрализации. Теперь мы будем иметь автомобили, соответствующие по комплектации Евро‑4 и выше, а по выбросам — Евро‑1 и ниже. Хотели как лучше, а получилось… некрасиво!

Константин МАРТЫНОВ, менеджер компании-производителя выхлопных систем ООО «Динекс Русь»

Последствия применения негодной жидкости AdBlue:

  • увеличение концентрации оксидов азота в выхлопных газах; помимо ухудшения экологии, это ведет к ограничению крутящего момента двигателя системой бортовой диагностики;
  • блокирование элементов системы дозирования AdBlue; как правило, это приводит к выходу из строя дорого- стоящих компонентов, не подлежащих ремонту;
  • возможно известкование каталитического блока SCR, результат — повышенное противодавление, вплоть до полного блокирования выхлопной системы; ремонту не подлежит;
  • возникновение отложений мочевины в глушителе-нейтрализаторе; ведет к снижению характеристик изделия, возникновению посторонних шумов, механическому повреждению элементов системы очистки отработавших газов

Состав жидкости

У некоторых автомобилистов возникает вопрос: если мочевина – продукт жизнедеятельности животного мира, можно ли изготовить подобную жидкость самостоятельно? В теории можно, однако производители не рекомендуют этого делать. Созданный в домашних условиях мочевинный раствор не будет соответствовать требованиям качества для использования в машинах.

Мочевина в дизельных двигателях: зачем, состав, расход, цена, отключение

И на то есть несколько причин:

  1. В качестве альтернативы для создания раствора может рассматриваться карбамид, который часто входит в состав многих минеральных удобрений. Но нельзя отправляться в ближайший сельскохозяйственный магазин, чтобы его приобрести. Причина в том, что гранулы удобрения обрабатываются специальным веществом, предотвращающим слеживание сыпучего вещества. Этот химический реагент вреден для элементов системы очистки продуктов горения. Если приготовить раствор на основании этого минудобрения, установка очень быстро выйдет из строя. Ни одна фильтрующая система не способна отфильтровать это вредное вещество.
  2. Производство минерального удобрения связано с использованием биурета (в конечной массе этого реагента может находиться около 1.6 процента). Наличие этого вещества значительно сокращает срок службы каталитического нейтрализатора. По этой причине при изготовлении жидкости AdBlue в конечном счете в ее составе может находиться лишь незначительная доля биурета (не более 0.3 процента от общего объема).
  3. Сам раствор создается на основе деминерализованной воды (минеральные соли забивают соты катализатора, что быстрее выводит его из строя). Хотя цена этой жидкости невысока, если к ее стоимости приплюсовать цену минерального удобрения и время, потраченное на изготовление раствора, себестоимость готового продукта не сильно будет отличаться от промышленного аналога. Плюс реагент, приготовленный в домашних условиях вредный для автомобиля.

Еще один распространенный вопрос, касающийся применения мочевины для дизелей – можно ли ее разбавлять водой ради экономии? Это никто не запретит делать, но экономии таким образом невозможно добиться. Причина в том, что система очистки выхлопа оснащается двумя сенсорами, настроенными на определение концентрации NO в продуктах горения.

Один датчик ставится перед катализатором, а другой – на его выходе. Первый определяет количество диоксида азота в выхлопных газах и активирует систему нейтрализации. Второй датчик определяет, насколько эффективно проходит данный процесс. Если в выхлопе концентрация вредного вещества превышает допустимую норму (32.5 процента), то он подает сигнал на то, что количества мочевины недостаточно, и система увеличивает объем жидкости. В результате разбавленного раствора будет уходить больше, а в выхлопной системе будет скапливаться больше воды (о том, как с ней бороться, рассказывается отдельно).

Мочевина в дизельных двигателях: зачем, состав, расход, цена, отключение

Сама по себе мочевина выглядит как кристаллы соли, у которых нет запаха. Их можно растворить в полярном растворителе, например, в аммиаке, метаноле, хлороформе и т.д. Самый безопасный метод для здоровья человека это растворение в дистиллированной воде (минералы, входящие в состав обычной воды, будут образовывать отложения на сотах катализатора).

Так как при изготовлении раствора используются химические реагенты, разработка мочевины производится под надзором или с одобрения Ассоциации автомобильной промышленности (VDA).

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.

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.

Оставьте комментарий