Для чего нужна мочевина в дизельном двигателе (AdBlue)

Предпосылки к созданию системы SCR

С 2015 года в 28 странах Евросоюза начал действовать экологический протокол Евро-6. Согласно новому стандарту, к автопроизводителям, выпускающим дизельные моторы, предъявляют строгие требования, поскольку дизели наносят огромный вред экологии и здоровью человека за счет выбросов в атмосферу сажи и окиси азота.

Зачем нужна Adblue для дизеля

Если для очистки выхлопа бензинового двигателя достаточно применения трехкомпонентного каталитического нейтрализатора, то для нейтрализации токсичных соединений отработавших газов дизельного мотора требуется более сложное устройство. Эффективность очистки выхлопа дизеля от CO (оксида углерода), CH (углеводородов) и частиц сажи увеличивается при высокой температуре сгорания, а NOx, наоборот, снижается.

Решением данной проблемы стало внедрение в конструкцию выпускной системы SCR-катализатора, в котором используется мочевина для дизеля как основа при расщеплении токсичных соединений оксида азота (NOx).

Чтобы сократить вредные выбросы, инженеры разработали специальную систему очистки дизелей – Bluetec. Комплекс состоит из трех полноценных систем, каждая из которых фильтрует токсичные соединения и расщепляет вредные химические компоненты:

1. Катализатор – нейтрализует CO и CH.
2. Сажевый фильтр – борется с частицами сажи.
3. SCR-катализатор – сокращает выбросы NOx при помощи мочевины.

Впервые систему очистки использовали для грузовых и легковых автомобилей в Mercedes-Benz. Сегодня многие производители переводят свои автомобили на новую систему очистки и используют мочевину в дизельных двигателях для соответствия модели жестким требованиям экологической инспекции.

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.

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.

Содержание

Что такое мочевина

Конечный продукт метаболизма млекопитающих – мочевина, известен с 19 века. Диомид угольной кислоты синтезируют с неорганических соединений и широко используют в сельском хозяйстве. В автомобильной промышленности применяют раствор технической жидкости Adblue как активный реагент при очищении токсичных выхлопов оксида азота.

Жидкость Adblue

Жидкость Adblue состоит на 40% из мочевины и на 60% – из дистиллированной воды. Состав впрыскивается в систему селективной очистки SCR в патрубок, по которому проходят отработавшие газы. Происходит реакция распада, при которой оксид азота распадается на безвредные молекулы азота и воды.

Техническая мочевина для дизеля жидкость Adblue не имеет ничего общего с мочевиной карбамидом, который используется в агропромышленном секторе и фармакологии.

Что улучшает мочевина кроме экологии

1. Мочевина активно используется в аграрной промышленности для изготовления различных удобрений.
2. Так же она используется как основной продукт в изготовлении смол и пластмасс.
3. Ряд потребительских и косметических продуктов содержат мочевину, чтобы помочь сохранить эмульгированные ингредиенты от разделения. В тоники и средства для снятия макияжа добавляют небольшое количество мочевины, так как данное вещество может помочь в увлажнении кожи.
4. Мочевина иногда используется в животноводстве в производстве кормов для скота. Корм с добавлением мочевины содержит высокие концентрации азота, которые способствуют быстрому росту животных.

Ещё одно преимущество использования мочевины заключается в том, что эффективность двигателя, достигнутая с помощью технологии SCR, сэкономит клиентам более 280 миллионов литров дизельного топлива и почти полмиллиарда долларов расходов на топливо. В то же время, окружающая среда будет избавлена приблизительно от 800 000 метрических тонн углекислого газа.

Для чего нужна в дизельном двигателе

Жидкостная система нейтрализации токсичных выхлопов, или SCR-нейтрализатор, представляет собой закрытую систему, через которую проходит очищенный от сажи выхлоп дизеля. Жидкость Эдблю заливается в автономный бачок и подается в выхлопной патрубок дозировано перед поступлением в нейтрализатор.

Смешанный газ поступает в блок нейтрализатора SCR, где происходит химическая реакция распада оксида азота за счет входящего в состав мочевины аммиака. Молекулы аммиака, соединяясь с оксидом азота, расщепляют последний на безвредные для человека и окружающей среды компоненты.

После полного цикла очистки в атмосферу попадает минимальное количество вредных веществ, параметр выбросов соответствует протоколу Евро-5 и Евро-6.

Что такое AdBlue?

AdBlue — смесь мочевины и деионизированной воды, которая распыляется в выхлопную систему дизельных двигателей, помогая снизить содержание оксида азота в выхлопе. Использование данной жидкости необходимо, чтобы заставить дизели соответствовать последним экологическим стандартам.

AdBlue применяется в качестве добавочной рабочей жидкости в дизелях, использующих технологию селективной каталитической нейтрализации — SCR. Наличие SCR обязательно для дизельных авто, начиная со стандарта Евро-4.

Система сначала использовалась преимущественно на грузовиках MAN, DAF, Iveco, Scania, Камазах, коммерческом транспорте Volvo и Renault, а позже добралась и до легковушек — BMW X5 и X6, дизелей VAG с двигателями TDI, Citroen и Peugeot с моторами BlueHDi, Мерседесов с двигателями BlueTEC и других авто.

Основные недостатки системы

• Высокая стоимость запчастей и комплектующих;
• Необходимость применения жидкого реагента AdBlue (его расход составляет 4–6% от расхода топлива + России найти реагент хорошего качества бывает затруднительно);
• Жидкий реагент замерзает при температуре –11С°;
• Значительное удорожание автомобиля из-за установленной системы;
• Дорогое обслуживание.

Причины неисправности

Две главные причины, связанные с выходом из строя системы:

1. У системы достаточно большое количество компонентов, которые периодически выходят из строя и требуют замены.
2. Использование некачественного жидкого реагента.

Проблемы с AdBlue приводят к неприятным последствиям:

• обороты двигателя снижаются на 40–50%;
• автомобиль ограничивает мощность;
• включается аварийный режим.

При возникновении проблем загорится CHECK ENGINE. На некоторых моделях авто на приборной панели появиться одно из предупреждений:

Как работает система

Полная система очистки отработавших газов для дизельного мотора состоит из катализатора, сажевого фильтра и системы SCR. Как работает мочевина при очистке по шагам:

1. Выхлопные газы поступают в катализатор и сажевый фильтр. Происходит задержка сажи, догорание частиц топлива и очистка от оксида углерода и углеводородов.
2. В патрубок между сажевым фильтром и SCR-нейтрализатором впрыскивается определенное количество жидкости AdBlue при помощи форсунки. Молекулы мочевины распадаются на аммиак и изоциановую кислоту.
3. Аммиак соединяется с оксидом азота – самым вредным компонентом отработанного дизельного топлива, происходит расщепление молекул, в результате образуется вода и азот. В атмосферу поступает безвредный выхлоп.

Схема системы SCR

Что будет если не лить мочевину или залить воду?

При использовании автомобиля с пустым баком мочевины блок управления двигателем перейдёт в аварийный режим работы. Примерно на 30-40% будет снижена мощность двигателя, и, как следствие, упадёт тяга. Езда станет некомфортной и неэкономной и соответственно поползет вверх расход топлива. Это что касается машин Евро 4 и Евро 5, на большинстве Евро 6 машинах будет еще ограничена максимальная скорость в пределах 20 км/ч. Что бы доехать до места ремонта можем предложить стиратель ошибок – устанавливается в OBD разъем и можно доехать до нас и решить вопрос с мочевиной.

Давайте рассмотрим вариант использования вместо мочевины простой воды или некачественной жидкости Adblue возможны следующие варианты развития событий:

1. Система доочистки выхлопных газов по показаниям датчиков содержания NO2 (диоксида азота), находящимся на входе и на выходе из выхлопного тракта поймёт, что очистка идёт неэффективно, и будет увеличивать подачу реагента (в нашем случае воды). Поскольку реакция доочистки всё равно не начнётся, система сперва выдаст ошибку «повышенный расход реагента», затем ошибку неисправности системы доочистки с ограниченим, опять же, мощности, и предписанием обратиться в сервис. Это-наилучший вариант.
2. При использовании простой воды или некачественной жидкости очень быстро выйдет из строя (забьётся) фильтр реагента. Насос реагента имеет такую конструкцию, что при затруднении на всосе выйдет из строя и потеряет герметичность. В результате протечки будет затоплен реагентом (или водой) корпус модуль-насоса, в котором расположены сам насос, дозирующий клапан, датчики температуры/ давления реагента, нагревательные элементы и собственно электронный блок модуля подачи. Затопление приведёт к коррозии механической части насоса и разъеданию электронного блока управления, который представляет собой трёхслойную печатную плату и восстановлению, к сожалению, как правило, не поддаётся. Стоимость замены затопленного модуля с параметрированием колеблется от 80 до 225 тысяч рублей, и экономия в данном случае будет весьма сомнительной. Причём в начальной стадии затопления и замыкания модуль будет передавать хаотичные команды на подающий клапан, что может привести к чрезмерному давлению на форсунку впрыска реагента и привести к выдавливанию в полость глушителя распыляющей части форсунки. Стоимость распыляющей форсунки, в зависимости от марки а/м колеблется от 35 до 80 тысяч рублей. При выходе из строя любого из этих компонентов мощность двигателя так же будет снижена на 30-40%, и расход вследствии так же вырастет.
3. В результате испарения подаваемой воды и оседания примесей на катализаторе поры катализатора постепенно могут забиться твёрдыми отложениями, и двигатель начнёт «давиться» выхлопными газами. Также при испарении обычной воды в горячей подающей части форсунки каналы подачи и обратки форсунки тоже могут быть закоксованы минеральными примесями, которые всегда содержаться в воде. В этом случае система также перейдёт в режим ограничения.

Важно понимать, что само по себе наличие или отсутствие реагента не влияет на мощность или расход. Уменьшение мощности и повышение расхода-это следствие не отсутствия мочевины, а результаты действия программы управления двигателем, которая препятствуем таким образом длительному использованию неисправного автомобиля

Состав жидкости

Несмотря на кажущуюся простоту мочевины для дизеля, жидкость невозможно изготовить самостоятельно, взяв за основу органическое удобрение. Формула молекулы мочевины – (NH2)2CO, физически это белый кристалл без запаха, растворяется в воде и полярных растворителях (жидкий аммиак, метанол, хлороформ и пр.).

Для европейского рынка жидкость изготавливается под надзором инспекции Немецкой Ассоциации автопромышленности (VDA), которая предоставляет лицензии компаниям-производителям, часть из которых поставляет жидкость для очистки на отечественный рынок.

В России фальсификат под брендом AdBlue составляет более 50%, поэтому, покупая мочевину для дизеля производства РФ, необходимо ориентироваться на маркировку “Соответствие стандарту ISO 22241-2-2009”.

Для чего ее заливать?

Глобальная озабоченность по поводу растущего негативного воздействия выбросов NOx в окружающей среде, заставили многие страны ввести строгий контроль уровня высвобождаемого оксида азота и принять меры, касающиеся производства новых дизельных автомобилей.

Немецкая ассоциация автомобильной промышленности (VDA) обеспечивает стандарты качества в соответствии с ISO 22241 спецификаций. Так несколько ведущих производителей автомобилей включают впрыск мочевины в качестве стандартной функции в своих новых моделях дизельных двигателей. В настоящее время производители автомобилей утверждают, что была зафиксирована конверсия выбросов на 80% и более, при использовании мочевины в автомобилях с дизельным двигателем.

Эти сокращения, безусловно, окажут положительное воздействие на окружающую среду, но к тому, же это может значительно увеличить стоимость обслуживания дизельного автомобиля.

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.

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.