Что такое мочевина для дизеля и зачем 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.
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.
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:
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.
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 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.
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.
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:
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”.
Преимущества и недостатки
Преимущества в использовании мочевины очевидны – только с этим реагентом система очистки выхлопных газов дизельного мотора SCR может полноценно работать и соответствовать стандарту Евро-6.
Кроме безопасности для экологии, к преимуществам очистки с мочевиной можно отнести следующие моменты:
К сожалению, недостатков у системы больше:
Комплексная система очистки с использованием мочевины, которую устанавливают на дизельный транспорт, сегодня остается единственным вариантом снизить токсичные выбросы. Сложность с эксплуатацией, высокая стоимость реагента для грузовиков, низкое качество жидкости и дизтоплива приводят к тому, что многие водители решаются на отключение системы и установку эмуляторов.
Однако, важно понимать, что мочевина для дизеля остается единственным реактивом, который препятствует выбросу в окружающую среду оксида азота, приводящего к возникновению онкологических заболеваний.
ЧТО ТАКОЕ SCR СИСТЕМА И ДЛЯ ЧЕГО ОНА НЕОБХОДИМА
В настоящее время на территории Европы действуют строгие экологические стандарты Евро 4 и Евро 5. Чтобы добиться соответствия автомобилей этим стандартам, производители устанавливают на выпускаемые машины систему SCR. Она не только позволяет заботиться об окружающей среде, но и отличается наивысшей рентабельностью и экономичностью. Таким образом, данная система помогает достичь сразу двух целей – соответствия международным нормам и обеспечения наиболее выгодных условий эксплуатации и окупаемости.
Принцип работы SCR предельно прост. Вне мотора происходит преобразование отработанных газов при помощи катализатора (в этой роли выступает 32-процентный раствор мочевины) AdBlue и каталитического нейтрализатора. Что делает система? Посредством впрыска она помещает определенное количество рабочей жидкости AdBlue в выхлопные газы. В результате запускается химическая реакция взаимодействия аммиака и окислов азота, на выходе которой получаются вода и азот – абсолютно безвредные для окружающей среды вещества.
Применение SCR системы вкупе с реагентом AdBlue, помимо описанных выше двух целей, помогло также добиться экономии топлива. Вот конкретные цифры: уровень экономии топлива составляет около 3-5%, а расход самого реагента AdBlue – примерно 4-5% от объема расходуемого топлива. Чтобы цифры были более убедительными, отметим, что в европейских странах стоимость дизельного горючего существенно выше стоимости AdBlue.
Как результат – Европа с энтузиазмом приняла данный продукт. Сегодня на континенте около 4 тыс. торговых точек и 1,3 тыс. заправочных станций предлагают приобрести водный раствор мочевины AdBlue.
Система SCR подразумевает применение катализаторов. Они состоят из соединений переходных металлов (разумеется, каталитически активных) на кристаллоносителях из керамики. От того, какой размер имеют поры кристаллоносителя и насколько активны катализаторы, зависит способность системы преобразовывать окислы азота в воду и азот. От первого параметра зависит также скорость, с которой происходит диффузия отработанных газов.
Для того чтобы система SCR сохраняла свою максимальную эффективность на протяжении довольно долгого времени, используемая в ней жидкость должна подвергаться скрупулезному контролю. Так и происходит с AdBlue, каждый этап изготовления которого проверяется специалистами. Это необходимо потому, что в составе реагента присутствуют компоненты, превышение содержания которых разрушит каталитическую систему, заблокировав поры или выведя из строя активные центры.
По той же причине стоит следить, чтобы в состав реагента не попадали посторонние соединения и частицы, а сама жидкость не попадала в физические состояния, находящиеся за пределами установленных для нее норм (температурных, например).
Описанные аспекты очень важны, так как недостаточная эффективность SCR сводит на нет все усилия, не только увеличивая объемы выбросов, но и нередко вызывая повреждение мотора (последнее происходит из-за повышения давления в отработавших газах).
В общих чертах химическая реакция, протекающая в SCR системе, выглядит следующим образом. Раствор мочевины AdBlue путем впрыска попадает в отработавший газ, нагретый до высокой температуры (свыше 180 °С), после чего происходит гидролиз с образованием аммиака. Вот уравнение, описывающее данный процесс:
(NH2)2CO + H2O > 2 NH3 + CO2
Далее – второй и заключительный этап – разложение на азот и воду. В качестве катализатора реакции выступает основной металл SCR. Это описывается следующим уравнением:
4NH3 + 4NO + O2 > 4 N2 + 6H2O
Система SCR (Adblue) дизельных двигателей стандарта EURO 5
SCR – система доочистки выхлопных газов путем распыления водного раствора AdBlue в выпускную систему автомобиля для сокращения выброса вредных веществ в атмосферу до уровня, соответствующего стандарту Euro 5.
Экологический стандарт Euro 5 введен в Европейских странах с 2009 года. Согласно стандарту, производители большегрузной и другой техники обязаны обеспечить продукцию системой способной соответствовать нормам содержания вредных веществ в выхлопных газах.
Большинство производителей выбрали систему нейтрализации отработавших газов (SCR). Часто, можно услышать и такие термины:
— Euro 5
— Мочевина
— AdBluе
Как правило, используя такие названия, речь идет о SCR.
Система устанавливается на все виды грузовой и тяжелой техники – магистральные тягачи, самосвалы, автобусы, строительная техника, промышленные двигатели (дизель генераторы и др.), судовые двигатели. Другими словами, техника или установка, оснащенная дизельным двигателем, будет укомплектована системой доочистки выхлопных газов.
Рис.1
Основные компоненты (Рис.1):
1/2: дозирующий модуль/форсунка
3: насосный модуль
4: бак
5: блок управления
6: датчик температуры
7: датчик NOx
Блок управления SCR рассчитывает количество раствора необходимое для впрыска, учитывая параметры работы двигателя в текущий момент и температуры катализатора. Рассчитываемое количество жидкости впрыскивается через форсунку или дозирующий модуль. С помощью датчика NOx производится контроль качества доочистки выхлопных газов. Для получения информации о работе двигателя блок управления SCR имеет связь с блоком управления двигателем по сети шине CAN.
С помощью шины CAN блоки управления обмениваются информацией между собой и делают запросы на изменение параметров, необходимых для обеспечения работы всей системы.
Рис.2
Для эффективной работы SCR необходимо поддерживать температуру катализатора выше 300 градусов. SCR не имеет возможности самостоятельно увеличить температуру катализатора до нужного значения – поэтому для увеличения значений температуры блок управления (5) по шине CAN делает запрос на обогащение топливной смеси в блок управления двигателем (8). Так достигается необходимое значение температуры.
Режимы системы SCR
⦁ Обогащение топливной смеси
Данный режим необходим для прогрева катализатора и поддержания необходимой температуры катализатора во время работы SCR
⦁ Ограничение крутящего момента
Активируется при возникновении неисправности в SCR. При срабатывании данного режима на панели приборов автомобиля загорается сигнализатор неисправности SCR желтого или красного цвета, мощность автомобиля при этом ограничивается на 40%
⦁ Повышение оборотов холостого хода
Режим необходимый для прогрева катализатора на холостом ходу. Обороты ХХ будут увеличены до достижения необходимой температуры.
Эксплуатация системы нейтрализации (AdBlue)
Для исправной работы необходимо поддерживать в баке раствора SCR определенный уровень жидкости AdBlue, при этом, особое внимание нужно уделить качеству раствора AdBlue.
Также, владельцу транспортного средства или техники необходимо периодически проводить технические обслуживание: замена фильтра жидкости, диагностирование с целью выявления неисправностей.
Причины выхода из строя SCR
⦁ Неисправность электронных датчиков системы: температуры катализатора, NOx, давления жидкости AdBlue
⦁ Неисправности электрических цепей блока управления SCR
⦁ Использование некачественного раствора AdBlue, который не может обеспечивать необходимую доочистку выхлопных газов; наличие в растворе AdBlue сторонних жидкостей (например, дизельного топлива) может привести к выходу из строя насоса, закоксовыванию магистралей, форсунки, дозатора.
Появление любой из перечисленных неисправностей приводит к ограничению крутящего момента двигателя.
Способы отключения SCR (отключение мочевины)
Система Euro 5 досконально изучена и на рынке вам могут предложить несколько вариантов отключения SCR Euro 5. Среди этих вариантов есть качественные, надежные решения, но также присутствуют подделки или откровенно устаревшие, неэффективные решения.
Программное отключение
SCR отключается программно путем внесения изменений в прошивку автомобиля.
«+» довольно надежный метод отключения
«-« не все марки автомобилей поддерживают программное отключение
«-« на некоторых автомобилях, например Scania, при программном отключении SCR на дисплее автомобиля будут гореть ошибки, потушить которые просто невозможно (при этом SCR будет полностью отключена)
«-» на некоторых моделях автомобилей (Scania, Renault, Volvo) после программного отключения может активироваться функция прогрева, увеличивающая обороты холостого хода.
«-» подразумевает сохранение на автомобиле всей периферии SCR.
Отключение с помощью эмулятора
Устройство, которое имитирует рабочие процессы системы дозирования автомобиля. Эмулятор работает по сложным математическим моделям, подключен к линии передачи данных CAN и способен рассчитать необходимые параметры для корректной работы двигателя: температуры выхлопных газов, количество вредных частиц, давление и температуры реагента, давление воздуха и другие параметры, необходимые для предотвращения появления ошибок, приводящих к ограничению крутящего момента.
Иными словами, эмулятор с точностью до 100% повторяет действия и операции, которые выполняет система SCR автомобиля и передает информацию об этих процессах в линию передачи данных CAN автомобиля. Ни один блок управления не в состоянии отличить работу эмулятора от работы исправной системы.
Рис.3
«+» Данный метод покрывает все виды грузовой и другой техники
«+» Эмулятор подразумевает отключение SCR без каких-либо изменений в работе автомобиля (расход топлива, появление кодов неисправностей или иных параметров двигателя)
«+» Возможность демонтировать элементы SCR после отключения.
«-» Высокий риск купить некачественный эмулятор, который может привести к повышенному расходу топлива и/или другим неисправностям.
Эмуляторы Adblue– как выбрать?
В настоящее время на нашем рынке полно контрафактных копий и эмуляторов китайского производства, устанавливать их на автомобиль крайне не рекомендуется.
В чем отличие качественного эмулятора от копии или аналогов китайского производства?
Качественный эмулятор не вносит никаких изменений в работу автомобиля, точно рассчитывает все температурные режимы. Таких результатов достигают за счет постоянной работы специалистов-инженеров, своевременно вносящих обновление в программное обеспечение эмулятора, для того чтобы эмулятор идеально подходил к модели двигателя.
Копии эмуляторов – это, как правило, копии качественных, но устаревших моделей эмуляторов. Например, нам удавалось найти на рынке эмуляторы с прошивкой 2009года! В то время этот эмулятор отвечал всем требованиям, но в настоящее время он безнадежно устарел, такой эмулятор может неправильно рассчитывать температурные режимы, влекущие за собой повышенный расход топлива и ошибки.
Для того, чтобы избежать сбоев в системе, снизить затраты на топливо и ремонт, сэкономить ваше время и нервы, рекомендуем установить эмуляторы компании ProUnit. Все наши эмуляторы, включая эмуляторы первого поколения, разработаны и изготовлены в России из европейских и американских комплектующих.
Возникли технические вопросы? Звоните +7-961-180-92-01, наш специалист поможет решить вашу проблему.
Хотите купить эмулятор отключения мочевины AdBlue?
Оставляйте заявку на сайте или звоните +7 900 948-47-10
Система SCR: необязательная опция или необходимость?
Современный рынок услуг наполнен предложениями об отключении систем нейтрализации выхлопных газов, которыми оборудованы многие грузовые автомобили и тяжелая дорожная техника. Решение принимают автовладельцы, однако вопрос рациональности отключения SCR до сих пор остается открытым.
Однако специалисты разъясняют, что жидкость AdBlue не расширяется, как вода, поэтому в случае замерзания она не может нанести урон системе SCR. Кроме того, все системы нейтрализации оснащены подогревом. Единственный минус зимней эксплуатации автомобилей с AdBlue – увеличенное время прогрева и связанный с этим повышенный расхода топлива.
Стоит ли отключать SCR?
Владельцы автотехники с SCR нередко сталкиваются с проблемой ограничения мощности двигателя в отсутствие жидкости AdBlue. Ограничение крутящего момента предусмотрено заводом-производителем автомобилей с SCR и связано c превышением концентрации вредных веществ в выхлопных газах. Избежать снижения мощности двигателя на 40 % позволяет запас оригинальной жидкости AdBlue на случай ее долива.
Очень часто водители принимают решение об отключении SCR из-за невозможности купить качественный раствор мочевины или по причине отсутствия в России специализированных заправочных пунктов AdBlue. В европейских странах, предъявляющих высокие требования к экологичности транспорта, бензиновые и дизельные заправки оборудованы специальными колонками с реагентом, в России же оригинальный раствор мочевины можно купить только у производителей или официальных дистрибьюторов, что представляет определенные сложности.
Вышеперечисленные факты подталкивают автовладельцев к решению об отключении такой, казалось бы, «проблемной» и затратной опции как SCR. Однако перед принятием такого решения стоит задуматься, насколько это целесообразно и безопасно для автомобиля.
Технология селективной каталитической нейтрализации достаточно сложна и продумана автопроизводителями. В связи с этим корректное отключение SCR не всегда возможно. Серьезные ошибки, допущенные при отключении, могут не только снизить мощность автомобиля, но и привести к его выходу из строя.
Отключение SCR не рекомендуется по двум причинам:
В заключение отметим, что отключение AdBlue – достаточно дорогостоящая процедура, а ремонт или замена вышедших из строя систем автотранспорта может повлечь еще большие расходы автовладельца.
На основании вышеперечисленных факторов приходим к выводу: своевременный долив оригинального раствора мочевины и увеличенное время прогрева автомобиля позволяют сэкономить больше, чем отключение каталитического нейтрализатора.
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.
