Что такое мочевина для дизельного двигателя

Содержание

1 Дизельный мотор и экология
2 Использование мочевины для очистки выхлопа
3 Преимущества и недостатки дизельных нейтрализаторов с мочевиной

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.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое система EGR. Из этой статьи вы узнаете об устройстве и принципах работы системы рециркуляции отработавших газов.

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.

Что касается дизельных двигателей, в списке токсичных компонентов в составе их отработавших газов (в отличие от бензинового агрегата) присутствует сажа. Также в значительной мере отмечено наличие оксида азота. Образование большого количества сажи возникает по причине индивидуальных особенностей процесса смесеобразования в моторах на солярке.

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.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как очистить сажевый фильтр дизельного двигателя. Из этой статьи вы узнаете о способах очистки сажевого фильтра на дизельном авто своими руками.

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:

сажевый фильтр;
окислительный катализатор;
жидкостная система для нейтрализации оксида азота;

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.

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.