Применение мочевины в дизельном двигателе
Современные экологические нормы устанавливают строгие ограничения на значения выбросов загрязняющих веществ в выхлопных газах дизельного двигателя. Это заставляет инженеров искать новые решения, для соответствя стандартам. Одним из них было использование мочевины для дизельного топлива в системе очистки выхлопных газов SCR (Selective Catalytic Reduction). Двигатели Daimler, в которых используется эта технология, называются Bluetec.
Что такое система SCR
Экологический протокол Euro 6 действует в 28 странах ЕС с 2015 года. Согласно новому стандарту, производители автомобилей, производящие дизельные двигатели, предъявляют строгие требования, поскольку дизельные двигатели наносят огромный ущерб окружающей среде и здоровью человека, выбрасывая в атмосферу сажу и оксиды азота.
Если использование трехкомпонентного каталитического нейтрализатора достаточно для очистки выхлопных газов бензинового двигателя, более сложное устройство нейтрализации токсичных соединений в выхлопных газах необходимо для дизельного двигателя. Эффективность очистки выхлопных газов дизельных двигателей от CO (монооксида углерода), CH (углеводородов) и частиц сажи увеличивается при высоких температурах сгорания, тогда как NOx, напротив, снижается. Решением этой проблемы стало введение в выхлопную систему катализатора SCR, который использует мочевину для дизеля в качестве основы для разложения токсичных соединений оксида азота (NOx).
С целью снижения вредных выбросов инженеры разработали специальную систему очистки дизелей — Bluetec. Комплекс состоит из трех законченных систем, каждая из которых фильтрует токсичные соединения и расщепляет вредные химические соединения:
Первая система очистки была использована на Mercedes-Benz для грузовых и легковых автомобилей. Сегодня многие производители переводят свои автомобили на новую систему очистки и используют мочевину в дизельных двигателях, чтобы соответствовать строгим требованиям экологического контроля.
Техническая мочевина AdBlue
Конечный продукт метаболизма млекопитающих — мочевина, известен с XIX века. Диомид угольной кислоты синтезируется из неорганических соединений и широко используется в сельском хозяйстве. В автомобильной промышленности раствор технической жидкости Adblue в качестве активного реагента при очистке токсичных выхлопных газов от оксидов азота.
Adblue состоит из 40% мочевины и 60% дистиллированной воды. Композиция впрыскивается в систему SCR в патрубок через который проходят выхлопные газы. Происходит реакция разложения, при которой оксид азота распадается на безвредные молекулы азота и воды.
Технический мочевина для дизеля — Adblue не имеет ничего общего с мочевиной карбамидом, который используется в агропромышленном секторе и в фармакологии.
Эдблю в дизельном двигателе
Жидкостная система нейтрализации токсичных выхлопов или нейтрализатор SCR — это замкнутая система, через которую протекает дизельный выхлоп, не содержащий сажи. Жидкость Adblue наливается в автономный резервуар и вводится в выхлопной патрубок в отмеренной дозе перед поступлением в нейтрализатор.
Смешанный газ поступает в блок нейтрализации SCR, где происходит химическая реакция разложения оксида азота за счет аммиака в мочевине. В сочетании с оксидом азота молекулы аммиака расщепляют его на компоненты, безвредные для человека и окружающей среды.
После полного цикла очистки в атмосферу выбрасывается минимальное количество загрязняющих веществ, параметр выбросов соответствует протоколам Евро-5 и Евро-6.
Принцип работы системы очистки дизельного выхлопа
Полная система очистки выхлопных газов дизельного двигателя состоит из каталитического нейтрализатора, сажевого фильтра и системы SCR. Принцип действия очистки поэтапно:
Состав мочевины для дизеля
Несмотря на кажущуюся простоту жидкости для дизельного двигателя, самостоятельно приготовить мочевину используя органическое удобрение невозможно. Формула молекулы мочевины (NH2) 2CO, физически представляет собой белый кристалл без запаха, растворимый в воде и полярных растворителях (жидкий аммиак, метанол, хлороформ и т. д.).
Для европейского рынка жидкость производится под контролем VDA (Немецкая ассоциация автомобильной промышленности), которая выдает лицензии компаниям-производителям, некоторые из которых поставляют жидкость для внутреннего рынка.
В России контрафакция под брендом AdBlue составляет более 50%. Итак, покупая мочевину для дизельного двигателя российского производства, необходимо руководствоваться маркировкой «Соответствие ISO 22241-2-2009».
Плюсы и минусы
Преимущества использования мочевины очевидны — только с этим реагентом система очистки выхлопных газов дизельного двигателя SCR может полноценно функционировать и соответствовать требованиям Стандарт Евро 6.
Помимо защиты окружающей среды, к преимуществам очистки мочевины можно отнести следующие моменты:
К сожалению, у системы есть и недостатки:
Интегрированная система очистки мочевиной, встроенная в дизельные автомобили, остается единственным способом снижения токсичных выбросов. Трудности в эксплуатации, высокая стоимость реагентов для грузовиков, некачественная жидкость и дизельное топливо означают, что многие водители предпочитают отключать систему и устанавливать эмуляторы.
Однако важно понимать, что мочевина остается единственным реагентом для дизеля, который предотвращает выброс оксида азота в окружающую среду, который может привести к развитию рака.
Мочевина для дизеля: что это такое и для чего нужно
Человек в процессе своего развития постоянно загрязняет окружающую среду. И если раньше об этом практически не задумывались, то с увеличением количества вредных выбросов пришлось волей-неволей вводить определенные ограничения. Особенно это касается цивилизованных стран, где этому вопросу уделяют повышенное внимание.
В первую очередь обратили внимание на легковые автомобили на бензине. Результатом работы специалистов стало появление в выхлопных системах специальных нейтрализаторов, помогающих очистить выхлопные газы от вредных примесей. При этом изменения были произведены малой кровью – не пришлось менять конструкцию двигателя.
К сожалению, решить проблему в дизельных двигателях намного сложнее. Помимо прочих компонентов, выхлопные газы дизелей содержат сажу – очень вредный компонент, способный, согласно исследованиям ученых, вызывать рак у живых организмов.
Что такое мочевина для дизеля
Попытки убрать один из компонентов выхлопных газов приводят к росту содержания другого. Если попытаться избавиться от сажи в дизельных выхлопах, начнет зашкаливать вредный оксид азота и наоборот. Конструкторы разработали фильтры для борьбы с сажей, которые начали устанавливать в топливную систему дизельных двигателей. Для нейтрализации вредного оксида азота пришлось придумать принципиально новую систему, предусматривающую использование мочевины.
Мочевина для дизеля, реализуемая в автомобильных салонах, это жидкость состоящая из воды и химического соединения, которое разлагается на амиак и углекислый газ. Полученный из этой смеси амиак можно использовать для нейтрализации опасных выхлопов. Этот процесс происходит в специальном SCR-катализаторе.
Расход мочевины зависит от объема двигателя, поэтому грузовики расходуют намного больше состава, чем легковушки. Но, вопреки негативным ожиданиям автомобилистов, использование и обслуживание такой системы очистки выхлопных газов стоит сравнительно недорого, особенно для легковых автомобилей.
Для чего нужна мочевина для дизеля
Инженеры постоянно находятся в поисках ответа на вопрос — как снизить количество вредных выбросов? Сокращение объемов двигателей вряд ли положительно скажется на ситуации – люди слишком сильно зависят от автомобильных перевозок, благодаря которым осуществляется доставка необходимых нам грузов по земле. Грузоподъемность грузовиков снизится, что приведет к необходимости совершать несколько рейсов вместо одного. Альтернативный путь, который можно и нужно использовать – нейтрализация выбросов двигателей внутреннего сгорания.
Использование SCR-катализатора и мочевины – один из способов существенно снизить выбросы дизельного двигателя. При этом сам компонент абсолютно безвреден для человека и окружающей среды. Система самостоятельно рассчитывает необходимое количество компонента исходя из данных об интенсивности использования двигателя в настоящий момент. Чем больше нагрузка, тем больше мочевины впрыскивается в SCR-катализатор. Таким образом, использование мочевины помогает снизить объемы вредных выбросов.
Как работает мочевина в дизелях
Как правило, в автомобилях с дизельным двигателем используется сочетание нескольких систем для очистки. Сажевый фильтр, как можно догадаться по его названию, отфильтровывает онкологически опасную сажу. Что касается жидкостной системы очистки с применением мочевины, то она работает в тандеме со специальным устройством – SCR нейтрализатором. На стенки последнего наносятся специальные химические соединения, запускающие нужные химические реакции.
Для мочевины на дизельном автомобиле устанавливается специальный бак и впрыскивающее устройство, которое размещается перед SCR нейтрализатором. В выхлопной системе мочевина и выхлопные газы смешиваются и оказываются SCR нейтрализаторе.
В результате происходит ряд химических реакций, которые протекают в SCR под воздействием высокой температуры. Сначала мочевина (CH4N2O) взаимодействует с водой (H20) и разлагается до аммиака (NH3) и углекислого газа (CО2).
Углекислый газ просто выбрасывается в атмосферу, а вот полученный в результате первой реакции амиак реагирует с оксидами азота и превращает их в более безопасные соединения, а именно азот и воду.
После такой многоступенчатой системы очистки, вместо опасных веществ, способных в долгосрочной перспективе вызывать серьезные болезни, на выходе имеем азот, воду и инертные газы – компоненты, не представляющие существенного вреда для человека, живых существ и природы.
Читайте также: Что такое сажевый фильтр на дизеле и как он работает.
Плюсы и минусы использования мочевины
Существенным плюсом, помимо снижения выбросов в окружающую среду, является соответствие экологическим нормам. В цивилизованных странах за их несоблюдение владельца автомобиля наказывают денежными штрафами. Мочевина дает возможность их избежать и при этом заботиться об окружающей среде.
Что касается денежных затрат на заботу об экологии, цена на мочевину довольно демократичная. Владельцам легковых автомобилей система, использующая мочевину, не станет в копеечку ввиду малого расхода компонента, чего не скажешь о водителях грузовиков. Последним радоваться стоит хотя-бы потому, что, благодаря мочевине, их не заставляют снижать объем двигателей в угоду экологии.
К минусам также необходимо прибавить необходимость обслуживания системы и ее компонентов, что добавляет автолюбителям еще одну статью расходов.
Читайте также: Что такое катализатор на автомобиле и для чего он нужен.
Лить или не лить: вся правда о мочевине
На тележке, которую я качу, — дорогущая «химфабрика» с нейтрализаторами выхлопных газов, а наверху канистра с мочевиной, без которой чистого выхлопа не достичь. Чтобы разобраться в особенностях этой системы, я провел пару дней в подмосковном техцентре компании «Скания Русь».
В каждой моче есть мочевина, но не всякая мочевина получается из мочи! Если же серьезно, то 32,5-процентный водный раствор мочевины, известный в Европе как AdBlue, а в США как DEF, впрыскивается в выпускной тракт (а не добавляется в солярку, как думают некоторые) двигателей Евро-4, Евро-5 и Евро-6, чтобы выхлоп был чистым. Расход реагента в среднем 3—10% от расхода топлива в зависимости от разных факторов.
Так вот. В советской печати была рубрика «Письмо позвало в дорогу». Ну а меня еще год назад позвала в дорогу эсэмэска от приятеля, питерского дальнобойщика Дениса, который тогда начал водить «бразильянку» — тягач Scania G бразильского производства с двигателем Евро-4.
«Еду по Карелии, — сообщал Денис, — мочевина в баке подходит к концу, судя по дисплею, ее осталось 20%. А купить негде. Чем это грозит и что делать? Может, воды из ручья долить?» Я созвонился со cканиевскими специалистами, передал Денису их советы (об этом позже). А сам решил изучить тему.
Найти оригинал
Знаете, что это — зимой и летом вообще без цвета и не дорожает? В мае 2018-го я приобрел на заправке под Москвой 20-литровую канистру AdBlue российского производства за 999 рублей. Сейчас, год спустя, на соседней АЗС я купил аналогичную емкость за те же деньги. Мочевина — сама стабильность!
Точнее, именно AdBlue: немецкий союз VDA, который владеет этой торговой маркой, предоставил лицензии 196 производителям мира в разных странах вплоть до Индии. Среди них — две фирмы из Прибалтики, четыре из России (питерская Arteco, нижегородская Ниагара, новомосковский ЕвроХим, Обнинскоргсинтез) и белорусский М-Стандарт.
Кстати, самая понтовая фирменная AdBlue встретилась на заправке Shell: 599 рублей просят всего лишь за пятилитровую емкость, предназначенную скорее для легковых автомобилей.
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:
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.
Что такое мочевина для дизеля и для чего она нужна
Современные экологические нормы накладывают жесткие ограничения на эмиссию вредных веществ в отработавших газах дизельного двигателя. Это заставляет инженеров искать все новые решения, позволяющие соответствовать стандартам. Одним из них стало применение мочевины для дизеля в системе очистки выхлопных газов SCR (Selective Catalytic Reduction). Двигатели компании Daimler, использующие данную технологию носят название Bluetec.
Что такое мочевина для дизеля
Попытки убрать один из компонентов выхлопных газов приводят к росту содержания другого. Если попытаться избавиться от сажи в дизельных выхлопах, начнет зашкаливать вредный оксид азота и наоборот. Конструкторы разработали фильтры для борьбы с сажей, которые начали устанавливать в топливную систему дизельных двигателей. Для нейтрализации вредного оксида азота пришлось придумать принципиально новую систему, предусматривающую использование мочевины.
Мочевина для дизеля, реализуемая в автомобильных салонах, это жидкость состоящая из воды и химического соединения, которое разлагается на амиак и углекислый газ. Полученный из этой смеси амиак можно использовать для нейтрализации опасных выхлопов. Этот процесс происходит в специальном SCR-катализаторе.
Расход мочевины зависит от объема двигателя, поэтому грузовики расходуют намного больше состава, чем легковушки. Но, вопреки негативным ожиданиям автомобилистов, использование и обслуживание такой системы очистки выхлопных газов стоит сравнительно недорого, особенно для легковых автомобилей.
Как работает мочевина в двигателе 
Выбросы дизельного силового агрегата содержат 2 основных вредных компонента: сажу и оксид азота. Для борьбы с сажей, являющейся опасным канцерогеном, был изобретен противосажевый фильтр, задерживающий проникновение сажи в атмосферу. Что касается оксида азота, то проблема выбросов этого вещества в атмосферу была решена с помощью жидкостной системы SCR (Selective Catalytic Reduction — «избирательное каталитическое восстановление»). SCR-система была разработана компанией FPT Industrial, входящей в холдинг Fiat. Сейчас изобретение итальянской компании используются всеми европейскими производителями дизельных автомобилей.
Работа системы SRC основана на простейшей химической реакции. Отработавшие выхлопные газы в камере сгорания взаимодействуют с водным раствором мочевины, поступающим из бачка нейтрализатора посредством впрыска инжектором.
Под воздействием высокой температуры мочевина разлагается на изоциановую кислоту и аммиак. При химической реакции оксида азота и аммиака образуются водяной пар и безвредный азот. Остальные химические соединения просто сгорают в камере сгорания. В результате вредность выхлопа дизельного автомобиля резко снижается, так как нейтрализуется опасное соединение оксид азота.
Первоначально жидкостная система нейтрализации использовалась в силовых агрегатах грузовых автомобилей, однако постепенно нашла свое применение и на легковых дизельных авто. Использование SRC, противосажевого фильтра и катализатора позволяет добиться экологичности выхлопа на уровне Евро-5 и Евро-6.
Для чего нужна мочевина для дизеля
Инженеры постоянно находятся в поисках ответа на вопрос — как снизить количество вредных выбросов? Сокращение объемов двигателей вряд ли положительно скажется на ситуации – люди слишком сильно зависят от автомобильных перевозок, благодаря которым осуществляется доставка необходимых нам грузов по земле. Грузоподъемность грузовиков снизится, что приведет к необходимости совершать несколько рейсов вместо одного. Альтернативный путь, который можно и нужно использовать – нейтрализация выбросов двигателей внутреннего сгорания.
Использование SCR-катализатора и мочевины – один из способов существенно снизить выбросы дизельного двигателя. При этом сам компонент абсолютно безвреден для человека и окружающей среды. Система самостоятельно рассчитывает необходимое количество компонента исходя из данных об интенсивности использования двигателя в настоящий момент. Чем больше нагрузка, тем больше мочевины впрыскивается в SCR-катализатор. Таким образом, использование мочевины помогает снизить объемы вредных выбросов.
Плюсы и минусы системы
Снижение вредности выхлопа дизельного мотора в атмосферу — не единственное преимущество системы SRC. Также использование SRC обладает следующими достоинствами:
Однако использование мочевины имеет и свои недостатки, во многом делающие ее применение в дизельных автомобилях непрактичным. К ним относятся:
Именно невозможность использования AdBlue при стандартных для отечественной зимы температурах делают ее непрактичной в российских условиях, даже несмотря на то, что бачок с мочевиной оборудуется специальным нагревом для предотвращения замерзания жидкости.
В то же время дизельные автомобили, приобретенные в Европе, оснащаются этой системой по умолчанию, сейчас они свободно продаются и на российском рынке. Также оснащение своего «железного коня» такой системой необходимо при поездке в Европу — в ином случае можно «попасть» на немаленький экологический штраф. Поэтому немалому числу отечественных владельцев дизельных автомобилей все-таки приходится обслуживать систему SRC, если таковой оборудован их автомобиль, и покупать мочевину.
Использование мочевины для очистки выхлопа
Ужесточение экологических норм и стандартов подтолкнуло автопроизводителей к созданию еще более совершенных систем, которые сегодня активно используются на дизельных ДВС. Такие решения позволили добиться снижения количества оксида азота.
Одной из наиболее распространенных схем очистки является технология Bluetec. В такой системе применен целый комплекс очищающих выхлоп элементов:
Данное решение разработано и активно используется немецким автогигантом Mercedes-Benz на различных моделях коммерческих и легковых дизельных авто. Грузовики, оснащенные Bluetec, имеют отдельный бак, в который заливается активный реагент под названием AdВlue. Указанный реагент представляет собой раствор мочевины с водой (вода и аммиак). Специальное дозирующее устройство осуществляет автоматический впрыск раствора мочевины в выпускную систему дизельного авто, где происходит перемешивание отработавших газов и раствора мочевины для дизеля.
После смешивания мочевины с выхлопом указанная смесь попадает в нейтрализатор SCR (англ. selective catalytic reduction). Такой нейтрализатор отличается тем, что работает по избирательному принципу. Аммиак, который находится в составе мочевины для дизеля, вступает в реакцию с окислами азота под воздействием катализирующего слоя в нейтрализаторе и высокой температуры до 300 градусов по Цельсию. Результатом становится разложение окислов азота на азот и воду. Также в нейтрализаторе догорают и другие токсичные соединения. Похожая схема применяется и на легковых авто с указанной системой очистки.
Как выбрать
При выборе мочевины для дизельного агрегата необходимо учитывать несколько факторов.
Поэтому при выборе AdBlue для дизельных силовых агрегатов следует особенное пристальное внимание уделять наименованию производителя и наличию у него сертификата соответствия качества.
