Зачем в дизельные моторы заливают удобрение

Проблема вредных выбросов дизельных двигателей и способы борьбы с ней.

На дизельные транспортные средства приходится почти половина всех оксидов азота (NOx) и более двух третей всех выбросов твёрдых частиц (ТЧ). Твёрдые частицы или сажа образуются при неполном сгорании дизельного топлива. В его состав часто входят сотни химических элементов, включая сульфаты, аммоний, нитраты, элементарный углерод, конденсированные органические соединения и даже канцерогенные соединения и тяжёлые металлы, такие как мышьяк, селен, кадмий и цинк.

Твёрдые частицы раздражают глаза, нос, горло и лёгкие, способствуют развитию респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний и даже преждевременной смерти. Каждый человек подвержен загрязнению дизельной сажей, однако дети, пожилые люди и лица с уже существующими респираторными заболеваниями являются наиболее уязвимыми.

Исследователи подсчитали, что по всей стране десятки тысяч людей умирают преждевременно каждый год в результате загрязнения твёрдыми частицами.

Дизельные двигатели вносят свой вклад в экологическую проблему, выпуская ТЧ непосредственно в воздух и выделяя оксиды азота и оксиды серы, которые превращаются во «вторичные» частицы в атмосфере.

Министерством по охране окружающей среды и Международным агентством по исследованию рака дизельный выхлоп был классифицирован потенциальным канцерогеном человека. Было показано, что воздействие высоких уровней выхлопных газов дизельного топлива вызывает опухоли лёгких у крыс, а исследования людей, регулярно подвергающихся воздействию паров дизельного топлива, указывают на больший риск развития рака лёгких. Например, исследования в области гигиены труда работников железных дорог, грузовых автомобилей и автобусных гаражей, подвергавшихся воздействию высоких уровней выхлопных газов дизельного топлива на протяжении многих лет, неизменно демонстрируют 20-50-процентное увеличение риска рака лёгких или смертности.

Предлагаются различные технологии для борьбы с выбросами дизельных двигателей, такие как гибридизация, своевременная диагностика транспортного средства, контроль за выбросами в атмосферу, а также использование мочевины.

Немного истории

С ростом машин, пошло увеличение выбросов в атмосферу. Создавать экологичные моторы на тот момент, было никому не нужно, а кто пытался, ценник на эти самые двигатели становился мягко говоря не конкурентным, поэтому под давлением в первую очередь европейских государств, были созданы катализаторы, который впитывал все вредные вещества из отработанного бензина.

А вот с дизелем, вопрос стоял гораздо острее. Одно слово — сажа. Бороться с ней с помощью катализатора и настроек двигателя, вариант из разряда так себе. Может на бумаге и цифрах, что-то и получалось, только вот к реальной жизни и эксплуатации, это ничего общего не имело.

Частично проблему удалось решить сажевым фильтром, но не настолько, чтобы экологи успокоились.

Для чего нужна

Раствор карбамида в деминерализованной воде используется для того, чтобы снизить содержание оксидов азота в выхлопных газах дизельных автомобилей на 90%. В дизельных автомобилях, оборудованных катализаторами системы SRC, используют мочевину для нейтрализации оксидов азота. В результате выхлопы начинают соответствовать экологическим стандартам Евро-4, Евро-5 и Евро-6, которые поочередно были приняты в странах ЕС.

Для чего используется мочевина

Поскольку европейские страны ведут активную борьбу против экологически опасных автомобилей, предъявляются новые требования и правила автопроизводства.

Следствием таких мер стало появление технологии под названием SCR и мочевины AdBlue. При этом не все понимают, что такое Adblue в автомобилях и зачем оно необходимо.

Изначально решением проблемы пытались заняться путём внесения изменений в систему подачи дизельного топлива и газораспределения. Инженеры старались сделать всё возможное для снижения количества вредных соединений в выхлопных газах. Но если менее жёсткие требования это удовлетворяло, то в дальнейшем ситуация существенно изменилась. Подобными методами уже не получалось довести выхлоп до безопасных норм.

Именно тогда появился метод так называемой селективной каталитической нейтрализации. Для этого в автомобили устанавливают специальное оборудование. Оно необходимо для впрыска мочевины в системы выхлопа на транспортных средствах, что позволяет значительно снижать токсичность выхлопного газа, нейтрализуя его.

Теперь следует более детально разобраться в том, для чего же в дизельном автомобиле нужна мочевина или карбамид. Её принято называть Adblue. Это специальный реагент, который используется на дизельных машинах, изготовленных в соответствии со стандартами Евро 4, 5 и выше. Мочевина является неотъемлемой частью системы очистки SCR.

Фактически это водный раствор мочевины, которая выполняет ключевые задачи в вопросе каталитической нейтрализации выхлопа. Тем самым машина выделяет экологически более безопасный газ. Параллельно мочевина способна продлевать срок службы двигателя, и повышать эффективность его работы.

Практически все новые грузовые автомобили, а также некоторые легковые авто оснащены системой SCR. Этот преобразователь позволяет увеличить характеристики двигателя, обеспечить лучшую защиту от нагара. При этом мочевина располагается в отдельном баке, который находится около двигателя.

Современная система очистки выхлопа для дизельных силовых установок состоит из:

• сажевого фильтра;
• окислительного катализатора;
• жидкостной системы нейтрализации оксида азота.

Важно понимать, что мочевина не является самостоятельным средством по увеличению экологичности выхлопа и снижению токсичности, а входит в состав общей SCR системы.

Автомобили, на которых устанавливается такая система, оснащаются отдельными бачками для заправки мочевиной. Этот реагент получил распространённое название Adblue, что как бы подчёркивает экологичность и стремление защитить окружающую среду.

Фактически раствор представлен в виде аммиака и воды в определённых пропорциях. Но у нас часто вещество называют мочевиной. Специальный дозатор автоматически забирает из бачка жидкость, впрыскивает раствор в систему выхлопа дизельного транспортного средства, и позволяет снижать токсичность. Впрыск осуществляется на участок, где происходит смешивание отработанного газа и раствора мочевины.

Когда компоненты смешиваются между собой, полученная смесь проходит через SCR нейтрализатор. Он расшифровывается как Selective Catalytic Reduction или просто селективный катализатор (нейтрализатор).

Подобная технология отличается тем, что работает, основываясь на избирательном принципе. Аммиак, являющийся составной частью Adblue, начинает вступать в реакцию с окислом азота, находясь под воздействием слоя катализирующего вещества в самом нейтрализаторе и высокой температуры. Температурные показатели могут составлять до 300 градусов Цельсия.

В результате происходит разложение окислов азота на составные части. А именно на воду и азот, являющиеся совершенно безвредными для окружающей среды и человеческого здоровья веществами. Дополнительно в системе (в нейтрализаторе) происходит процесс догорания остальных токсичных компонентов. Технология актуальна для грузовых и легковых транспортных средств.

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.

Итог

В результате выиграли все. Существенного удорожания не произошло, экологи довольны, экологические стандарты соблюдены, на рынок выведен новый продукт, за который нужно платить, система также ставится на легковые авто.

Пока на рынке есть только одно решение от Мерседеса (на раннем этапе проектировки участвовали еще и Volkswagen, но по непонятным и не озвученным причинам, из проекта вышли).

MAN, SCANIA и другие концерны пошли по стандартному для себя пути — тупо выпустить новый двигатель, где уже на его уровне будет вестись учет и нейтрализация всех веществ, чтобы добиться стандартов.

Как осуществлять заправку автомобиля AdBlue

Расход реагента осуществляется во время движения автомобиля, поэтому нужно вовремя его заправлять, чтобы система слаженно и стабильно работала. Расход жидкости небольшой, он составляет примерно 6% от истраченного дизельного топлива. Для наполнения бака с голубой крышкой, необходимо использовать специальное оборудование состоящее из нержавейки и пластика, они не влияют на свойства мочевины.

Сейчас услуги по заправке реагента, предоставляют многие фирмы. Компании с автопарками, тоже приобретают такое специализированное оборудование, для сервиса и обслуживания автомобилей. Что позволяет на автозаправочных станциях заполнять бак дизельным топливом, бензином и жидкостью AdBlue.

Как технически реализовано добавление мочевины

Большинство новых дизельных автомобилей оснащены многоступенчатыми системами управления выбросами выхлопных газов, которые постепенно отделяют сажу и NOx от выхлопных газов, а фаза впрыска мочевины является одним из последних шагов. Введение мочевины происходит в секции селективного каталитического нейтрализатора (SCR) системы, где тонкая струя, соединённая с отдельным резервуаром мочевины, распыляет мелкодисперсный туман жидкости в богатый NOx выхлопной газ. Выхлопные газы, которые после этого выбрасываются в атмосферу, почти не содержат сажи и NOx [2].

Однако в данный момент использование данной системы может вызывать неудобства у водителей, потому что некоторые дизельные моторы могут совершать ограниченное количество запусков, если бак мочевины исчерпан. К счастью, большинство новых дизельных моделей с впрыском мочевины оборудованы системами оповещения и предупреждения, которые сигнализируют водителю, если уровень мочевины становится низким.

Зачем нужна мочевина в дизеле

Экологические стандарты, применяемые к двигателям внутреннего сгорания, постоянно ужесточаются. Если с бензиновыми моторами было найдено решение проблемы в виде применения нейтрализаторов, то с дизельными движками все обстоит сложнее. Выхлоп дизельных двигателей содержит сажу и высокую концентрацию оксида азота. Частичным решением проблемы вредных выбросов стало применение в дизельных моторах водного раствора мочевины.

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.

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.

Интересной особенностью системы с использованием мочевины является то, что она замерзает при температуре -12 градусов Цельсия. Это существенно ограничивает климатические рамки использования подобных очистных систем – в холодном климате они просто не будут работать.

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.

Мочевина для дизеля: зачем отключать?

Вследствии климатических условий, не полной информированности по использованию данной системы автовладельцами, высокой ценовой политики, особенностями отечественных дорог и иных факторов, использование мочевины на территории нашей страны не только не принесло успеха и популярности, а скорее наоборот повлекло за собой куда более пагубные последствия.

Основные недостатки использования мочевины в дизельных двигателях

• наличие неприятного запаха от выхлопных газов,
• замерзание при минусовой температуре (начинается с 11градусов),
• при попадании на кожный покров человека может вызывать раздражительные и аллергические реакции, в том числе и ожоги,
• увеличение расхода топливной жидкости,
• отсутствие на территории России качественных специальных заправочных станций благодаря которым осуществляется дополнительная заправка мочевины,
• наличие в составе аммиака, который при испарении негативно воздействует на кожу и глаза человека,
• повреждение основных узлов автомобиля, что приводит к незапланированным большим затратам на осуществление ремонтных работ.

Вследствие этого отключение мочевины – это оптимальное решение, благодаря которому можно избежать множество проблем.

Способы отключения мочевины

Существует несколько способов, позволяющих отключить мочевину. Самыми оптимальными и распространенными из них являются

• отключение мочевины посредством «заморозки»,
• программное отключение мочевины,
• использование эмулятора.

Использовать первый способ отключения мочевины представляется возможным только в том случае, если в автомобиле система SCR полностью исправна и отсутствуют зарегистрированные коды неполадок на момент осуществления отключения. Принцип работы данного способа заключен в том, что происходит подача сигнала о замерзании мочевины посредством внесения определенных изменений в конструкцию системы. После этого полностью прекращается подача мочевины насосом, но при этом мощность двигателя остается стабильной. Однако данный метод не может применяться в том случае, если в автомобилях предусмотрен подогрев мочевины.

Второй метод отключения мочевины может происходить двумя способами. Первым из них является программное изменение мощности при неполадках системы. Вторым способом является полная замена прошивки.