Сечовина в дизельних двигунах: навіщо, склад, витрата, ціна, відключення

Більшість сучасних автомобілістів, визначаючи самий практичний автомобіль, звертають увагу не тільки на потужність силового агрегату і комфорт, який пропонується в інтер'єрі. Для багатьох величезне значення грає економічність транспорту. Однак, створюючи машини із зменшеною витратою палива, виробники більше керуються екологічними нормами (немее об'ємний ДВС викидає менше шкідливих речовин).

Посилення еко-стандартів змусило інженерів розробляти нові паливні системи, модифікувати існуючі силові агрегати і оснащувати їх додатковим обладнанням. Всім відомо: якщо зменшити об'єм двигуна, він втратить потужність. З цієї причини в сучасних малолітражних ДВС все частіше зустрічаються турбонаддувом, компресори, всілякі системи упорскування і т.д. Завдяки цьому навіть 1.0-літровий агрегат цілком здатний скласти конкуренцію 3.0-літрового мотора раритетного спорткара.

Якщо порівнювати бензиновий і дизельний двигуни (про різницю в таких моторах розповідається в іншому огляді), То модифікації з ідентичним об'ємом, що працюють на важкому паливі, однозначно будуть витрачати менше пального. Це пояснюється тим, що будь-який дизель за замовчуванням оснащується системою безпосереднього вприскування. Детальніше про пристрій цього різновиду моторів розповідається тут.

Однак з дизелями не все так просто. При згорянні дизпалива виділяється більше шкідливих речовин, через що транспорт, оснащений подібним мотором, сильніше забруднює навколишнє середовище в порівнянні з бензиновим аналогом. Щоб автомобіль був більш безпечним в цьому відношенні, в пристрій вихлопної системи входить сажевий фільтр и каталізатор. Ці елементи видаляють і нейтралізують вуглеводні, оксиди вуглецю, сажі, діоксиду сірки та інших шкідливих речовин.

З роками екологічні стандарти, особливо для дизельних моторів, посилювалися. На даний момент у багатьох країнах діє заборона на експлуатацію транспортних засобів, які не відповідають параметрам Євро-4, а іноді і вище. Щоб дизельний мотор не втратив своєї актуальності, інженери оснастили агрегати (починаючи з модифікацій екостандарта Євро4) додатковою системою очищення відпрацьованих газів. Вона називається SCR.

Разом із нею використовується сечовина для дизпалива. Розглянемо, навіщо в машині потрібен цей розчин, який принцип роботи подібної системи очищення, а також які у неї переваги і недоліки.

Що таке сечовина для дизельного двигуна

Саме слово сечовина означає речовину, до складу якого входять солі сечової кислоти - кінцевий продукт обміну речовин ссавців. Його активно використовують в сільському господарстві, але в автопромисловості в чистому вигляді не використовується.

Для дизелів застосовується спеціальний розчин, на 40 відсотків складається з водного розчину сечовини і на 60 - з дистильованої води. Ця речовина являє собою хімічний нейтралізатор, який вступає в реакцію з відпрацьованими газами і перетворює шкідливі оксиди вуглецю, вуглеводні і окису азоту в інертний (нешкідливий) газ. Реакція перетворює шкідливий вихлоп в вуглекислий газ, азот і воду. Ця рідина для використання в системі очищення вихлопних газів також має назву AdBlue.

Найчастіше подібна система використовується в комерційному транспорті. Вантажівка буде мати додатковий бак, горловина якого розташований біля заливного отвору паливного бака. Фура заправляється не тільки дизпаливом, але в окремий резервуар також потрібно заливати і сечовинний розчин (вже готова рідина, яка продається в каністрах). Витрата речовини залежить від типу паливної системи і того, наскільки ефективно працює мотор.

Зазвичай сучасна машина (до речі, таку систему нейтралізації також отримує велику кількість легкових моделей, в яких використовується важке паливо) здатна відпрацювати від двох до шести відсотків сечовини від загальної кількості споживаного пального. Завдяки тому, що уприскування контролюється високоточною електронікою, а робота самої системи нівелюється датчиками NO, додавати реагент в бак потрібно набагато рідше, ніж заправляти сам автомобіль. Зазвичай заправка потрібно приблизно через 8 тисяч кілометрів (залежить від обсягу резервуара).

Рідина для роботи вихлопної системи не можна змішувати з дизпаливом, так як сама по собі вона не горюча. Також велика кількість води і хімічних речовин швидко виведе з ладу паливний насос високого тиску (його робота описана тут) Та інші важливі компоненти паливної системи.

Для чого потрібна в дизельному двигуні

У сучасних автомобілях для нейтралізації продуктів горіння палива використовуються каталізатори. Їх стільники виготовляються з металу або керамічного матеріалу. Найпоширеніші модифікації всередині покриваються трьома різновидами металів: родием, паладієм і платиною. Кожен з цих металів вступає в реакцію з вихлопними газами і в умовах високої температури нейтралізує вуглеводні і чадний газ.

На виході виходить суміш з вуглекислого газу, азоту і води. Однак в дизелі вихлоп також містить велику кількість сажі та оксиду азоту. Причому якщо модернізувати вихлопну систему під видалення одного шкідливої ​​речовини, це має побічний ефект - пропорційно збільшується вміст іншого компонента. Цей процес спостерігається на різних режимах роботи силового агрегату.

Щоб видалити з вихлопу сажу, використовується уловлювач або фільтр сажі. Потік проходить через дрібні осередки деталі і сажа осідає на їх ребрах. Згодом ця сітка засмічується, і двигун активує спалювання нальоту, тим самим продовжуючи робочий ресурс фільтра.

Незважаючи на наявність додаткових елементів у вихлопній системі автомобіля повністю не відбувається нейтралізація всіх шкідливих речовин. Через це шкідливість мотора авто не знижується. Щоб підвищити екологічність транспорту, була розроблена ще одна додаткова система очищення або нейтралізації вихлопних газів дизеля.

SCR-нейтралізація створена якраз з тією метою, щоб боротися з окисом азоту. Вона за замовчуванням встановлюється у всіх автомобілях з дизельним мотором, які відповідають стандарту Евро4 і вище. Крім чистого вихлопу завдяки застосуванню сечовини система випуску менше страждає від утворення нагару.

Як працює система

Наявність системи нейтралізації дозволяє адаптувати старий ДВС під сучасні екостандарти. Застосування SCR можливо в деяких автомобілях в якості додаткового обладнання, але для цього випускну систему авто потрібно модернізувати. Сама система працює в три етапи.

Етапи очищення відпрацьованих газів

Коли паливо згорає в циліндрі, на такті випуску газорозподільчий механізм відкриває випускні клапани. Поршень виштовхує продукти згоряння в випускний колектор. Далі газовий потік надходить в фільтр сажі, в якому затримується сажа. Це перший етап очищення вихлопу.

Вже очищений від сажі потік виходить з фільтра і направляється в каталізатор (деякі моделі сажевіков сумісні з каталізатором в одному корпусі), де буде відбуватися нейтралізація вихлопного газу. На цьому етапі, поки гарячий газ не надійде в нейтралізатор, в трубу розпорошується розчин сечовини.

1. ДВС; 2. Блок управління; 3. Бачок з реагентом; 4.DPF-фільтр; 5. Частково очищений вихлоп; 6. Уприскування сечовини; 7. SCR-каталізатор.

Так як потік ще сильно гарячий, рідина відразу випаровується, і з речовини виділяється аміак. Дія високої температури також утворює ізоціанової кислоту. У цей момент аміак вступає в реакцію з оксидом азоту. Цей процес нейтралізує даний шкідливий газ і утворює азот і воду.

Третій етап проходить в самому каталізаторі. У ньому нейтралізуються інші токсичні речовини. Далі потік йде на глушник і видаляється в навколишнє середовище.

Залежно від типу двигуна і вихлопної системи нейтралізація буде проходити за схожим принципом, але сама установка може виглядати по-іншому.

склад рідини

У деяких автомобілістів виникає питання: якщо сечовина - продукт життєдіяльності тваринного світу, чи можна виготовити подібну рідину самостійно? В теорії можна, однак виробники не рекомендують цього робити. Створений в домашніх умовах сечовинний розчин не буде відповідати вимогам якості для використання в машинах.

І на те є кілька причин:

1. В якості альтернативи для створення розчину може розглядатися карбамід, який часто входить до складу багатьох мінеральних добрив. Але не можна вирушати в найближчий сільськогосподарський магазин, щоб його придбати. Причина в тому, що гранули добрива обробляються спеціальною речовиною, що запобігає злежування сипучої речовини. Цей хімічний реагент шкідливий для елементів системи очищення продуктів горіння. Якщо приготувати розчин на підставі цього міндобрива, установка дуже швидко вийде з ладу. Жодна фільтруюча система не здатна відфільтрувати це шкідлива речовина.
2. Виробництво мінерального добрива пов'язано з використанням біурета (в кінцевій масі цього реагенту може перебувати близько 1.6 відсотка). Наявність цієї речовини значно скорочує термін служби каталітичного нейтралізатора. З цієї причини при виготовленні рідини AdBlue в кінцевому рахунку в її складі може знаходитися лише незначна частка біурета (не більше 0.3 відсотка від загального обсягу).
3. Сам розчин створюється на основі демінералізованої води (мінеральні солі забивають стільники каталізатора, що швидше виводить його з ладу). Хоча ціна цієї рідини невисока, якщо до її вартості приплюсувати ціну мінерального добрива і час, витрачений на виготовлення розчину, собівартість готового продукту не сильно відрізнятиметься від промислового аналога. Плюс реагент, приготований в домашніх умовах шкідливий для автомобіля.

Ще один поширений питання, що стосується застосування сечовини для дизелів - чи можна її розбавляти водою заради економії? Це ніхто не заборонить робити, але економії таким чином неможливо домогтися. Причина в тому, що система очищення вихлопу оснащується двома сенсорами, налаштованими на визначення концентрації NO в продуктах горіння.

Один датчик ставиться перед каталізатором, а інший - на його виході. Перший визначає кількість діоксиду азоту в вихлопних газах і активує систему нейтралізації. Другий датчик визначає, наскільки ефективно проходить цей процес. Якщо в вихлопі концентрація шкідливої ​​речовини перевищує допустиму норму (32.5 відсотка), то він подає сигнал на те, що кількостісечовини недостатньо, і система збільшує об'єм рідини. В результаті розведеного розчину буде йти більше, а у вихлопній системі буде накопичуватися більше води (про те, як з нею боротися, розповідається окремо).

Сама по собі сечовина виглядає як кристали солі, які не мають запаху. Їх можна розчинити в полярному розчиннику, наприклад, в аміаку, метанолі, хлороформі і т.д. Найбезпечніший метод для здоров'я людини це розчинення в дистильованої воді (мінерали, що входять до складу звичайної води, будуть утворювати відкладення на сотах каталізатора).

Так як при виготовленні розчину використовуються хімічні реагенти, розробка сечовини проводиться під наглядом або за згодою Асоціації автомобільної промисловості (VDA).

Переваги і недоліки

Найголовніша перевага використання сечовини в дизельних моторах - більш повне видалення токсичних речовин, які виділяються при згоранні дизпалива. Ця рідина дозволяє транспортному засобу відповідати екологічному стандарту аж до Євро-6 (на це впливає характеристика самого агрегату і його технічний стан).

Жоден технічний компонент двигуна не змінюється, тому всі плюси застосування сечовини пов'язані тільки з шкідливістю викидів і витікаючими з цього наслідками. Наприклад, перетинаючи європейський кордон, власнику транспортного засобу не потрібно буде платити великий податок або штраф, якщо система в тій країні перестане працювати.

Заправка рідини не часта. В середньому витрата складає близько 100мл. на 100 кілометрів пробігу. Однак це показник для легкового автомобіля. 20-літрової каністри зазвичай вистачає на 20 тисяч км. Що стосується вантажівки, то середня витрата сечовини в ньому становить близько 1.5 літра на 100 км. Це залежить від обсягу мотора.

Заливатися речовина може або безпосередньо в резервуар, розташований в підкапотному просторі, або в спеціальну горловину, що знаходиться біля заливного отвору паливного бака.

Незважаючи на явні плюси інноваційної системи, у неї є велика кількість недоліків. Розглянемо їх, щоб полегшити визначення, використовувати дану нейтралізацію чи ні:

• При виході з ладу компонента системи його ремонт буде коштувати дорого;
• Для ефективної нейтралізації необхідно використовувати якісне паливо (низькосірчисті солярка);
• Найбільший мінус пов'язаний не з самою системою, а з великою кількістю підробок рідини на ринку СНД (майже половина реалізованого товару контрафактний);
• Наявність системи нейтралізації робить транспортний засіб більш дорогим;
• Крім заправки соляркою потрібно стежити за запасом AdBlue;
• Експлуатація сечовини ускладнюється тим, що на сильному морозі (-11 градусів) вона замерзає. З цієї причини в багатьох модифікаціях використовується підігрів рідини;
• Рідина хімічно активна, тому при попаданні на руки вона може викликати опіки або роздратування. Якщо незахищена рука контактувала з речовиною, що часто буває при заправці з великою каністри, рідина потрібно ретельно відмити;
• На території СНД дуже мало заправних станцій, на яких при необхідності можна заповнити додаткову кількість якісної сечовини. З цієї причини потрібно купувати рідину з запасом і возити її з собою, якщо планується тривала поїздка;
• До складу рідини входить аміак, який при випаровуванні шкодить дихальним шляхам людини.

З огляду на таку кількість мінусів, багато автомобілістів приймають рішення відключити дану систему.

як відключити

Способів деактивувати нейтралізацію вихлопних газів дизеля існує декілька:

1. Заморозити систему. Перш ніж застосовувати цей спосіб, потрібно переконатися, що SCR не має помилок в електроніці. Конструкцію магістралі змінюють таким чином, щоб електроніка розцінила це, ніби сечовина замерзла. У цьому випадку блок керування не активує насос до тих пір, поки система не «розмерзнеться». Цей метод підходить для таких пристроїв, в яких не передбачений підігрів реагенту.
2. Програмне відключення. В цьому випадку перепрошивати блок управління або вносяться деякі корективи в роботу електронної системи.
3. Установка емулятора. В цьому випадку SCR відключається від електричного кола, а щоб блок керування не фіксував помилку, замість неї підключається спеціальний цифровий емулятор, який посилає сигнал, ніби система працює справно. При цьому потужність двигуна не змінюється.

Перш ніж приступати до відключення нейтралізації, важливо проконсультуватися з фахівцем, тому що в кожному окремому випадку можуть бути свої нюанси. Однак, на думку автора даного огляду, навіщо купувати дорогий автомобіль, щоб в ньому щось відключати, а потім платити гроші за дорогий ремонт через подібного втручання?

Додатково пропонуємо невеликий відеоогляд про роботу одного з різновидів системи SCR:

Система SCR, як працює AdBlue

Питання та відповіді:

Навіщо потрібна сечовина для дизеля? Це речовина, яка додається для усунення шкідливих газів, що знаходяться у вихлопі дизельного двигуна. Ця система потрібна для відповідності екостандарту Євро4 – Євро6.

Як працює сечовина на дизелі? У процесі нагрівання та хімічної реакції аміак сечовини вступає в реакцію з оксидом азоту (найшкідливіший газ у згорілій солярці), внаслідок чого утворюється азот і вода.