Система очистки выхлопных газов дизельных двигателей евро 5
Евро 5 принцип работы дизельного двигателя с системой очистки.
Международные стандарты Европейской Экономической Комиссии ООН (Организации Объединенных Наций) получили определение Евро 5 и Евро 6. Комиссией ООН в Швейцарском городе Женева в 1958 году было подписано Соглашение о стандартизации транспортных средств, а котором были закреплены стандарты и требования к экологической безопасности транспортных средств. Самый первый экостандарт Евро-0 появился в 1988 г. В последствии с каждым новым стандартом ужесточались требования норм к выбросам в атмосферу.
И вот уже с 2015 года в Европейских странах действует очередной эталон Евро-6. Его основной упор сделан на ужесточении требований к дизельным автомобилям. В результате чего, европейские компании, выпускающие грузовики и автобусы (такие как: Mercedes-Benz, Iveco, DAF, MAN, Volvo, Renault, Scania) существенно вложились в разработку новой техники, которая соответствовала нормам Евро-6. Раньше, во время действия стандарта Евро-5 можно было использовать каталитический нейтрализатор или применять схему рециркуляции выхлопных газов (EGR Exhaust Gas Recirculation). После введения эконорм Евро-6 разработчикам пришлось задуматься о том, как собрать воедино оба метода очистки и усовершенствовать выпускные фильтры. Что бы преодолеть возникшую проблему, и привести выхлоп в соответствие экологическим нормам большинство конструкторов внедряли именно эти технологии в совокупности с собственными разработками.
Посмотрим внимательно на каждую систему.
EGR ExhaustGas Recirculation (рециркуляция выхлопных газов).
Основная мысль состоит в том, чтобы в определенный момент времени при работе двигателя подавать часть выработанных газов на вход впускного коллектора. Высокая температура в цилиндрах ДВС вызывает повышенное содержание оксидов азота в выхлопных газов двигателя, при том, что реакцию горения топливной смеси вызывает кислород. Чем выше содержание кислорода в камере сгорания, тем выше температура горения. Добавление в камеру сгорания отработанной смеси, позволяет уменьшить в ней содержание кислорода. Как следствие уменьшается температура горения смеси, и следственно токсичность выхлопа.
EGR может устанавливаться как на дизельные, так и на бензиновые двигатели. Исключения составляют турбированные двигатели. В результате чего выброс NOx уменьшается до 50%. Существуют еще некоторые положительные моменты: замечена более мягкая работа дизеля, выброс сажи снижается на 10%. Из отрицательных моментов выяснилось, что мощность двигателя падает, уменьшается рабочий ресурс фильтра, необходимо более качественное топливо, сильнее загрязняется масло.
На различные модели автомобилей устанавливается электро-пневматическая, пневмо-механическая или электронная система EGR.
Пневмо-механическая система.
Как видно из названия со стороны привода EGR у заслонки находится специальная пружина, а с другой камера с подключенным пневмошлангом. Когда двигатель работает в режиме холостого хода, создаваемого разряжения недостаточно для открытия заслонки. С увеличением оборотов разряжение во впускном коллекторе начинает увеличиваться и клапан немного открывается. При максимальных оборотах клапан открыт полностью.
Электро-пневматическая система.
Основа системы ECU – электронный блок управления с датчиками. На основании показаний датчиков блок управляет электроклапаном, и открывает/закрывает вакуумную систему EGR. Сам клапан имеет только два рабочих положения.
Электронная система.
В системе EGR отсутствует заслонка. Ее роль играют два или три жиклера различного диаметра. Впрыск осуществляется специальными соленоидами управления. Конструктивно может быть расположена заслонка, управляемая шаговым двигателем. Который задает угол открывания.
SCR Selective Catalytic Reduction (селективная каталитическая нейтрализация) с впрыском раствора AdBlue
Принцип работы SCR заключается на впрыске строго определенной дозы раствора реагента AdBlue в струю выхлопных газов, в результате чего под действием катализатора (пентаоксид ванадия) вредоносный оксид азота разлагается на безопасные вещества: азот и водяной пар.
Конструктивно система состоит из пластикого бака с AdBlue. Бак расположен рядом с кабиной грузовика. Раствор AdBlue практически не расширяется при замерзании, что исключает разрыв бака в морозы. Внутри бака предусмотрен подогрев. В магистраль раствор подается под давлением насосом. Вся магистраль подогревается электрически. Система SCR управляет дозировкой впрыска, которая зависит от оборотов двигателя и количества выхлопных газов в определенный момент времени. Перед катализатором находится специальная форсунка, подающая раствор в выхлопной тракт. Катализатор для впрыска AdBlue конструктивно выполнен не из платины (как обычно), а из ванадия. Благодаря чему, в результате реакции с этим металлом нейтрализация оксидов азота происходит наиболее активно. Ваннадий устойчив к парам серы, поэтому двигатели оснащенные с SCR не требовательны к качеству дизельного топлива. В самой системе находятся два фильтра для раствора AdBlue соответственно грубой и тонкой очистки. Они устанавливаются после бака и после насоса соответственно.
Конструкция селективной каталитической нейтрализации имеет некоторые неудобства для владельцев автомобилей:
- необходим монтаж и обслуживание дополнительного оборудования;
- применение AdBlue увеличивает расходы при эксплуатации автомобиля;
- раствор AdBlue имеет склонность замерзать при температуре минус 11 С.
Вариант использования систем EGR и AdBlue в нашей стране
Исторически сложилось, что все новинки внедряются очень мучительно, воспринимаются нами как не особо нужные элементы. И, когда в других странах проводится глобальная война с загрязнением атмосферы, у нас всеми силами стараются отодвинуть неизбежный прогресс.
В строгом соответствии с Техническим регламентом № 609 «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ» начиная с 1 января 2014 года на территории РФ введен стандарт Евро-5. Но Минпромторг временно притормозил действие данного документа. Противники не нашли оснований для внедрения современных международных стандартов.
Конструкцию очистки выхлопных газов сочли слишком сложной и капризной, и не подходящей для Российского потребителя. Ресурс системы EGR в нашей стране составляет всего 50 тыс.км., а, к примеру, на дорогах Европы от 70 до 100 тыс. километров. Основная причина кроется в примесях топлива, загрязняющих систему. Такая взвесь смешиваясь с выхлопом образует смолы, засоряющие заслонки, коллектор, датчики и клапана системы. Поэтому владельцы авто для снижения расходов эксплуатации отключают такую систему.
Система SCR была воспринята отечественным автосообществом еще более отрицательно. Раствор AdBlue оказался требовательным к условиям хранения и эксплуатации. Кроме того многим не понравились дополнительные затраты на регулярное приобретение реагента.
Климатические условия сильно влияют на использование системы. Считается, что реагент AdBlue боится сильных морозов. Однако, если жидкость замерзла при температуре ниже минус 11 градусов по цельсию, то после запуска двигателя достаточно 15 минут, чтобы прогреть достаточное для работы системы количество реагента.
Грамотная эксплуатация и регламентированное профессиональное обслуживание конструкции сможет продлить срок службы системы, и избежать вышесказанных сложностей.
Еще одним порогом для принятия стандартов Евро-5 и Евро-6 является качество двигательного топлива. Согласно статистических данных Россия в мире занимает 44 место по качеству дизельного топлива.
На территории нашей страны официально возможен выпуск и продажа автомобильного топлива в соответствии стандартам Евро-4 и Евро-5. Нефтяники заявляют, что реконструкция перерабатывающих заводов в условиях кризиса не рентабельна. Падение цен на нефть не дает возможности приобрести современное оборудование.
Таким образом в нашей стране еще не полностью закрепился такой стандарт, как Евро-5. А для вступления в силу очередного экологического стандарта необходимы дополнительные капиталовложения и затраты времени. Обращать внимание на экологию у нас, к сожалению еще не привыкли. У нас огромная территория страны, и экологические проблемы считаются неактуальными. Но уже сейчас мегаполисы начинают задыхаться от большого количества машин. Отвергая системы очистки выхлопных газов, мы травим сами себя и окружающую среду. Рано или поздно придется принимать очередной экостандарт, вопрос только во времени.
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.
Мы дорожим своей репутацией и даём 3 года гарантии на все устройства .
Зачем дизельным двигателям система Bluetec
В будущем существование ДВС, особенно дизельных, без сложных многоступенчатых систем нейтрализации отработавших газов представить трудно. Двигателисты с их играми в качество смесеобразования, похоже, подходят к своему «технологическому пределу», поэтому дальнейшее снижение токсичности выхлопа за химиками.
К каким только ухищрениям не прибегают разработчики, дабы увеличить экологичность своих автомобилей. Мудрят с солнечными батареями, электрическими и гибридными приводами, шаманят с водородными технологиями. Из этих разработок многие просочились на конвейер, а некоторые так и остались доживать свой век, будучи воплощёнными только в опытных образцах. А, между прочим, технология Bluetec, которую Mercedes-Benz применяет на своих дизельных автомобилях, хоть и не является революционной, но зато чистит отработавшие газы как надо.
Эффективность этой системы ставить под сомнение грех. Посудите сами, благодаря её применению инженерам без изменения конструктива двигателей, соответствующих нормам , удалось с минимальными перенастройками топливной аппаратуры достичь уровня выбросов, которые по содержанию окислов азота с большим запасом укладываются в нормы и даже . Так как же устроено это чудо техники?
На многих современных машинах нынче трудятся трёхкомпонентные нейтрализаторы. Они относительно просты, не слишком дороги в производстве, обладают достаточной долговечностью и, надо сказать, весьма неплохо справляются со своей задачей. В таких катализаторах платина и палладий «воюют» с СО (угарный газ) и СН (углеводороды), а родий «борется» с NO (окислы азота). Если особо не вдаваться в подробности, то результатом работы «противогаза» является окисление или восстановление этих токсичных компонентов до углекислого газа СО2, азота N2 и воды. И если на бензиновых двигателях со зловредной «троицей» научились бороться весьма эффективно, то при очистке выхлопа дизельных моторов химики столкнулись с проблемами.
Всё бы ничего, да только особенности смесеобразования в дизеле таковы, что при его работе выделяются не только перечисленные вредоносные компоненты, но и, плюс ко всему, большое количество сажи, которая, кстати, является «провокатором» роста раковых клеток. И это ещё не всё! Особенность дизельных «движков» такова, что если уменьшить долю сажи в выхлопе, содержание NOx, напротив, начнёт резко возрастать. И наоборот. Причём перевес в ту или иную сторону зависит не только от совершенства процесса смесеобразования, но и от режима работы.
Вот и получается, что для комплексной очистки дизельного выхлопа нужна куда более сложная система, состоящая из нескольких компонентов. И таких систем, надо сказать, было выпущено довольно много — с ними экспериментировали и Toyota, и Citroen, и Mitsubishi. Среди них есть весьма интересные экземпляры, но, к сожалению, по своей сложности они в большинстве случаев напоминают гидролизные установки нефтеперегонного завода. Они не только громоздки и тяжелы, но ещё и дороги до такой степени, что их использование в массовом производстве ставит под вопрос рентабельность.
Хотя, следует заметить, на сажу управу удалось найти относительно быстро и, главное, дёшево. Химики-инженеры создали специальные накопительные противосажевые фильтры, которые можно видеть сегодня на большом количестве современных дизелей. С СО и СН на этих моторах эффективно борются при помощи обычных окислительных катализаторов. А куда же девать NOx? Ведь его количество при отдельных режимах работы дизеля может настолько увеличиться, что вписать его в нормы и, тем более, становится весьма проблематично.
Ответ дали специалисты компании Mercedes со своей технологией Bluetec. Именно эта система очистки выхлопа, которая среди себе подобных оказалась наиболее простой и удачной, позволила «вписать» дизельные двигатели в перспективные сверхжёсткие нормы токсичности по всем статьям, в том числе и относительно окислов азота. Однако не все знают, что под «вывеской» Bluetec на автомобилях Mercedes и Chrysler применяется не один, а три подвида системы, отличающиеся весьма сильно. Впрочем, давайте обо всём по порядку.
Первой в серию DaimlerChrysler вывел автомобили с системой, которая предполагала впрыск в выпускной тракт искусственной мочевины AdВlue. Опытные образцы с мочевинной технологией Bluetec концерн выпустил на дороги в 2002 году. На протяжении нескольких месяцев испытатели гоняли машины по дорогам Европы и Америки, прежде чем поняли, что система дееспособна и может применяться на серийных автомобилях. Уже в начале 2005 года серийные дизельные грузовики концерна оснащались такими системами. Потом технология потихоньку перекочевала на автобусы. А не так давно к ним присоединились и легковушки, например, внедорожник Mercedes-Benz GL или Mercedes E 320 CDI Bluetec.
Грузовой вариант Bluetec наиболее простой и работает следующим образом: специальный активный реагент AdВlue, который представляет собой водный раствор мочевины (вода + аммиак), при помощи специального дозатора подаётся в выпускной тракт и перемешивается с выхлопными газами.
Далее эта «адская» смесь попадает в специальный нейтрализатор SCR (Selective Catalytic Reduction) избирательного действия. Здесь аммиак из AdBlue под влиянием катализирующих веществ при температуре около °С вступает в химическую реакцию с окислами азота. В результате чего NOx «разбирается» на безобидные азот и воду. Естественно, здесь дожигаются и остальные вредные компоненты.
А вот вариант, устанавливаемый на внедорожник Vision GL 320 Bluetec, более навороченный. Работает эта версия так: практически сразу после выпускного коллектора отработавшие газы попадают в окислительный катализатор, который совмещён с противосажевым фильтром. Кстати, ничего особенного этот совмещённый «очиститель» собой не представляет — большинство современных дизельных моторов оснащается именно такими. В нём платина и палладий «борются» с СО и СН, а фильтр задерживает, а потом окисляет твёрдые частицы углерода, то есть сажи.
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:
- Выхлопные газы поступают в катализатор и сажевый фильтр. Происходит задержка сажи, догорание частиц топлива и очистка от оксида углерода и углеводородов.
- В патрубок между сажевым фильтром и SCR-нейтрализатором впрыскивается определенное количество жидкости AdBlue при помощи форсунки. Молекулы мочевины распадаются на аммиак и изоциановую кислоту.
- Аммиак соединяется с оксидом азота – самым вредным компонентом отработанного дизельного топлива, происходит расщепление молекул, в результате образуется вода и азот. В атмосферу поступает безвредный выхлоп.
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.
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:
- расход ее составляет лишь до 100 гр на 1000 км для легкового транспорта;
- система SCR встроена в современные автомобили, работающие на дизтопливе;
- при наличии системы очистки с мочевиной в некоторых странах снижается налог на использование ТС, отсутствует опасность штрафов.
К сожалению, недостатков у системы больше:
- температура замерзания мочевины около – 11°C;
- необходимость регулярно заправлять жидкость;
- увеличивается стоимость автомобиля;
- большое количество контрафактной жидкости Адблю;
- повышенные требования к качеству топлива;
- дорогостоящий ремонт компонентов системы.
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.
Ремонт автоэлектрики. Техпомощь.
Система "BLUETEC" Мерседес - Бенц. Как она работает
BLUETEC - это система концерна Мерседес-Бенц, применяемая на их «чистых» дизельных автомобилях.
Проведем техническую экскурсию по системе BLUETEC от двигателя до выхлопной трубы.
СИСТЕМА ВПРЫСКА ТОПЛИВА НА ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЯХ
На старых дизельных двигателях топливный насос высокого давления подает топливо в каждый цилиндр индивидуально. На современных дизельных двигателях, как и на двигателях с системой «BLUETEC» топливо к форсункам подается от центральной топливной рампы, которая снабжается топливом при чрезвычайно высоком давлении (приблизительно до 2 000 бар).
ПЬЕЗОФОРСУНКИ
Сжигание топлива в дизельных двигателях достигается сжатием воздуха для повышения его температуры и последующим впрыском топлива. Топливо горит и расширяется, толкает поршень вниз. Традиционные форсунки используют механический или электромагнитный клапан. Современные топливные форсунки на дизельных двигателях Mercedes используют пьезокерамические элементы, чья кристаллическая структура изменяет форму при приложении электрического тока. Пьезофорсунки могут разделить цикл впрыска на пять отдельных этапов, каждый из которых специально рассчитан для улучшение эффективности сгорания. Это не только улучшает экономичность и снижает уровень выбросов, но также снижает уровень шума.
ВЫХЛОП
Система BLUETEC имеет ряд компонентов, которые «очищают» выхлоп перед тем, как выпустить его в атмосферу. Существуют два варианта системы BLUETEC: система NAC + SCR и система AdBlue.
NAC + SCR
Выхлопные газы проходят через дизельный окислительный катализатор (DOC), который уменьшает содержание монооксида углерода и несгоревших углеводородов в выхлопных газах. Далее идет катализатор абсорбции NOx, или NAC, который удаляет и улавливает оксиды азота (NOx является одним из главных элементов в загрязнении дизельного топлива). При низкой нагрузке на двигатель (низкое отношение топлива к воздуху) NOx остается, при более сложных условиях эксплуатации, когда меняется соотношение воздух-топливо , NAC подвергается процессу регенерации и выделяет аммиак в выхлопную систему. Аммиак хранится ниже по потоку в катализаторе избирательного каталитического восстановления (SCR), который использует его для дальнейшего снижения NOx. В промежутках между катализаторами NAC и SCR используется фильтр твердых частиц, который улавливает выбросы твердых частиц (сажа). По мере заполнения фильтра твердых частиц компьютер двигателя управляет процессом впрыска топлива для повышения температуры выхлопных газов, который, в свою очередь, сжигает частицы.
AdBlue
AdBlue —реагент, используемый для очистки выхлопных газов дизельных двигателей методом селективной каталитической нейтрализации. Представляет собой раствор, состоящий из 32,5 % высокоочищенной мочевины и 67,5 % деминерализованной воды. Реагент AdBlue позволяет снизить содержание оксидов азота (NOx) в выхлопе дизельных двигателей на 90 %. Жидкий реагент, находящийся в специальном баке, под давлением 4,5 — 8,5 бар через инжектор впрыскивается в поток отработавших газов. В результате воздействия горячих газов на раствор (термолиз) мочевина разлагается на аммиак (NH3) и изоциановую кислоту (HNCO). Далее изоциановая кислота в процессе гидролиза разлагается опять на аммиак и углекислый газ (CO2). Полученный таким образом аммиак используется для нейтрализации оксидов азота (NOX) методом селективной каталитической нейтрализации, в результате которой на выходе получаем углекислый газ, азот (N2) и водяной пар. Система AdBlue содержит дизельный окислительный катализатор DOC и фильтр твердых частиц в одном корпусе. В дополнение к катализатору NAC аммиак подается путем впрыскивания жидкости, называемой AdBlue, в выхлопные газы, расположенные выше катализатора SCR. Добавление AdBlue жидкости позволяет катализатору SCR уменьшить выбросы NOx до уровня, даже ниже, чем система NAC-SCR.
Реагент заливается в отдельный бак с синей крышкой. Потребление AdBlue в легковых автомобилях составляет около 5 % от потребления дизельного топлива. В грузовых автомобилях система очистки выхлопа включается на более раннем этапе и поэтому потребление AdBlue составляет около 6 %.
Ответы эксперта на вопросы об пользовании Мочевины стандарта Евро 5
Вопрос: Может ли уменьшится расход топлива при использовании мочевины разных производителей? И какую покупать?
Ответ: Расход топлива абсолютно не связан с мочевиной, так как она подаётся в выхлопной тракт и к процессу горения не имеет никакого отношения.
Другое дело, если реагент настолько разведён водой, что даже полной мощности насоса не хватает, чтоб подать необходимое количество раствора мочевины для нейтрализации диоксида азота (из-за лишней воды в растворе и недостатка мочевины). Тогда система управления может подать команду на незначительное снижение мощности двигателя для уменьшения количества вредных веществ в выхлопных газах, и, как следствие, может слегка возрасти расход топлива.
Итак, бренд производителя Тор40, при том что подлинность и соответствие стандартам установлено, никаким образом не влияет на расход топлива.
Вопрос: что будет, если разбавлять мочевину водой?
Ответ: Если даже разбавлять водой, экономии это не даст. Сенсоры NO на входе в катализатор чётко «видят», сколько диоксида азота содержится в выхлопных газах, исходя из этого система подаёт нужное количество раствора мочевины, исходя из её стандартной концентрации (32,5% мочевины) и на выходе из катализатора вторым NO-сенсором контролирует эффективность работы системы и степень очистки газов. Соответственно, если уменьшить концентрацию раствора (разбавить водой), то собственно мочевины в растворе не хватит для эффективной нейтрализации двуокиси азота, система контроля это увидит, и даст команду насосу увеличить подачу реагента для повышения эффективности нейтрализации до заданных параметров.
Это что касается количества расходуемого подукта. А вот если при этом разбавлять обычной, не деминерализованной водой, то соли металлов присутствующие в обычной воде со временем выведут систему SCR из строя.
Вопрос: можно ли отключить систему впрыска мочевина и каковы последствия?
Ответ: На сегодняшний день неизвестны результаты и последствия отключения системы SCR. Причина проста: в Европе этим никто не занимается, а в России такие автомобили появились совсем недавно. Теоретически возможно закоксовывание и осыпание катализатора, нарушение работы системы ЕГР (EGR) — рециркуляции отработавших газов, (эта система программно взаимодействует с другими системами управления двигателем) зачастую приводит к прогару поршней. Так же при длительном выведения из работы компонентов системы впрыска реагента они теряют свою работоспособность, и вернуть их при необходимости к жизни будет весьма затруднительно.
Поэтому эксперименты с отключениями каждым проводятся на свой страх и риски и под собственную ответственность.
Но заранее хотелось бы предостеречь от отключения методом имитации заморозки реагента путём эмулирования датчика температуры реагента (мочевины) в баке. Система оснащена подогревом мочевины, и будет пытаться себя разморозить всеми силами вплоть до выкипания реагента или выхода из строя нагревательных элементов трубок, фильтра и бака. Выход из строя хотя бы одного нагревательного элемента приведёт к переходу в ограниченный режим двигателя. Мощность будет снижена на 30−40%, и, как следствие, возрастёт расход топлива и ощутимо снизятся тяговые показатели.
Вопрос: У меня скания R-серии с двигателем евро 5 с использованием adblue. Что случится если ездить без этого раствора? Знаю людей которые в место мочивины заливают обычную воду к чему это приведет ?
Ответ: При использовании автомобиля с пустым баком для мочевины двигатель перейдёт в так называемый «Лимит-режим». Примерно на 30−40% будет снижена мощность двигателя, и, как следствие, повысится расход топлива и упадёт тяга. Езда станет некомфортной и неэкономной.
При использовании вместо мочевины простой воды возможны следующие варианты развития событий:
Система доочистки выхлопных газов по показаниям датчиков содержания NO2 (диоксида азота), находящимся на входе и на выходе из выхлопного тракта поймёт, что очистка идёт неэффективно, и будет увеличивать подачу реагента (в нашем случае воды). Посколько реакция доочистки всё равно не начнётся, система сперва выдаст ошибку «повышенный расход реагента», затем ошибку неисправности системы доочистки с ограниченим, опять же, мощности, и предписанием обратиться в сервис. Это-наилучший вариант.
При использовании простой воды очень быстро выйдет из строя (забьётся) фильтр реагента. Насос реагента имеет такую конструкцию, что при затруднении на всосе выйдет из строя и потеряет герметичность. В результате протечки будет затоплен реагентом (или водой) корпус модуль-насоса, в котором расположены сам насос, дозирующий клапан, датчики температуры/ давления реагента, нагревательные элементы и собственно электронный блок модуля подачи. Затопление привёдёт к коррозии механической части насоса и разъеданию электронного блока управления, который представляет собой трёхслойную печатную плату и восстановлению, к сожалению, как правило, не поддаётся. Стоимость замены затопленного модуля с параметрированием колеблется от 80 до 225 тысяч рублей, и экономия в данном случае будет весьма сомнительной. Причём в начальной стадии затопления и замыкания модуль будет передавать хаотичные команды на подающий клапан, что может привести к чрезмерному давлению на форсунку впрыска реагента и привести к выдавливанью в полость глушителя распыляющей части форсунки. Стоимость распыляющей форсунки, в зависимости от марки а/м колеблется от 35 до 80 тысяч рублей. Привыходе из строя любого из этих компонентов мощность двигателя так же будет снижена на 30−40%, и расход вследствии так же вырастет.
В результате испарения подаваемой воды и оседания примесей на катализаторе поры катализатора постепенно могут забиться твёрдыми отложениями, и двигатель начнёт «давиться» выхлопными газами. Такжи при испарении обычной воды в горячей подающей части форсунки каналы подачи и обратки форсунки тоже могут быть закоксованы минеральными примесями, которые всегда содержаться в воде. В этом случае система также перейдёт на ограниченный режим.
Важно понимать, что само по себе наличие или отсутствие реагента не влияет на мощность или расход. Уменьшение мощности и повышение расхода-это следствие не отсутствия мочевины, а результаты действия программы управления двигателем, которая препятствуем таким образом длительному использованияю неисправного автомобиля.
Вопрос: Можно ли изготовить мочевину для дизеля самому?
Ответ: Это второй по популярности вопрос. Ответим: чисто теоретически — да. Так как все делается людьми. Но вот на практике — практически нет. Ответственно заявляем — в кустарных условиях произвести раствор мочевины требуемого качества невозможно.
Первая и главная причина
Основным сырьем для изготовления мочевины рассматривается гранулированная мочевина (карбамид), являющаяся распространенным минеральным удобрением. Так вот, эти гранулы мочевины покрыты специальным составом, предотвращающим слеживание и прилипание гранул друг к другу при хранении. Это вещество убивает компоненты системы впрыска. Отфильтровать его практически невозможно.
Содержание биурета в наиболее распространенном минеральном удобрении мочевине (гранулы), составляет 1,6% .
Уровень содержания биурета в мочевине для дизеля не должен превышать 0,3%. Это вещество также влияет на долговечность Вашего катализатора. Если Вы возьмете 32% раствор мочевины, то есть третью часть, Вы получите 0,53% биурета, что превышает допустимую норму.
Раствор мочевины должен быть сделан на деминерализованной воде, так как соли металлов, присутствующие в воде обычной, забивают поры катализатора и со временем это приводит к его выходу из строя. Конечно, деминерализованную воду можно найти, но это не будет бесплатно. А вот какую воду используют «бодяжники» — еще большой вопрос.
Так или иначе, использование самодельной жидкости или жидкости сомнительного происхождения чревато последствиями.
Вопрос: Как определить, поддельная мочевина, или нет?
Ответ: Отличить поддельный продукт от оригинального абсолютно однозначно и просто — довольно трудно. Тем не менее, есть несколько рекомендаций, соблюдая которые, можно в значительной мере себя обезопасить:
Самое простое правило — приобретать мочевину у официального дистрибьютора.
Вопрос: Мочевина — это добавка в дизельное топливо?
Ответ: Нет. Мочевина заливается в отдельный бак с голубой крышкой и никогда не контактирует с дизельным топливом.
Вопрос: Как долго может храниться мочевина?
Ответ: Срок годности от 6 до 36 месяцев в зависимости от постоянной температуры хранения. Температуры свыше +35 С значительно уменьшают срок хранения. Идеальная температура хранения от +5 до +25 С.
Отчет о работе системы впрыска мочевины на грузовых дизелях ЕВРО-5.
Итак. Евро-5. Мочевина, принцип, логика работы и обход: "за" и "против"
Ну и как-бы хэппи-энд истории с модуль-насосом мочевины. Купленный в Питере модуль 0444022004, от Вольво, установленный вместо "затопленного" родного Реношного 044022002, заработал без дополнительного программирования и с той форсункой(0444023004), что есть.
Поначалу он немного покапризничал, выдал ошибку МИД128 ППИД 101 ФМИ 7. Низкое давление после перепускного клапана. Логично было предположить, что седло клапана просто разгерметизировано красталлами карбамида. И вправду, после нескольких принудительных открытий промылся.
Итак, УРА! NO ACTIVE FAULT . Или иначе, нет активных ошибок. Итак, обещанный принцип работы:
Новой системой нейтрализации отработавших
газов является система SCR. Она предназначена
для снижения уровня оксидов азота, содержащихся
в отработавших газах.
Сокращение SCR означает Selective Catalytic
Reduction (избирательное каталитическое
восстановление).
В данной технологии химическая реакция
восстановления (нейтрализации) происходит
избирательно. Это означает, что в составе
отработавших газов целенаправленно снижается
только содержание оксидов азота. Содержащиеся в отработавших газах оксиды азота
(NOx) в катализаторе восстановления
превращаются в азот (N2) и воду (H2O). Для этого
в поток отработавших газов перед катализатором
непрерывно впрыскивается восстановитель
(мочевина). Мочевина содержится в отдельном
дополнительном баке.
При нагреве примерно до 200°C катализатор
восстановления достигает рабочей температуры.
Блок управления двигателя получает данные
о температуре ОГ перед катализатором
восстановления от датчика температуры ОГ 4
G648.
Раствор мочевины AdBlue® забирается насосом
мочевины из бака мочевины и под давлением
примерно 5 бар прокачивается через
обогреваемый трубопровод мочевины к форсунке мочевины.
Форсунка мочевины управляется блоком
управления двигателя и впрыскивает мочевину
в дозируемом количестве в трубопровод системы
выпуска ОГ. Впрыснутая мочевина подхватывается
потоком ОГ и равномерно распределяется
микшером в отработавших газах. На участке
к восстановительному катализатору, так
называемом гидролизном участке, мочевина
распадается на аммиак (NH3) и углекислый
газ (CO2).
В восстановительном катализаторе аммиак (NH3)
вступает в реакцию с оксидами азота (NOx),
образуя азот (N2) и воду (H2O).
Коэффициент полезного действия системы SCR определяется Н-окси-датчиком(датчиком содержания окиси азота)
Для того чтобы блок управления двигателя дал
команду на впрыск мочевины, должны быть
выполнены следующие условия:
-Восстановительный катализатор достиг рабочей
температуры примерно 200°C.
- При низкой температуре окружающей среды
обеспечено достаточное количество жидкой
мочевины для впрыска.
При следующих условиях впрыск мочевины блоком
управления двигателя прерывается:
-При малом объёмном потоке ОГ, например
на холостом ходу.
-Когда температура ОГ снижается слишком
сильно и рабочая температура восстанови
тельного катализатора не достигается.
Принцип работы.
Принцип действия
Гидролизный участок
Гидролизный участок находится между форсункой мочевины и восстановительным катализатором. Там из
восстановителя (водного раствора мочевины) образуется необходимый для восстановления оксидов азота
аммиак (NH3). Это происходит в результате реакции термолиза и гидролиза впрыснутой мочевины.
Когда мочевина впрыскивается в поток горячих ОГ, вначале испаряется вода.
S424_062
Тщательное смешивание и равномерное распределение мочевины и отработавших газов очень важно!
До входа в катализатор SCR мочевина должна полностью испариться. Чем выше равновесное распределение,
тем выше коэффициент полезного действия восстановительного катализатора.
Термолиз = химическая реакция, при которой
в результате нагревания исходное вещество
распадается на несколько веществ.
Гидролиз = распад химического соединения
в результате реакции с водой.
При термолизе восстановитель (водный раствор
мочевины) распадается на аммиак и изоциановую
кислоту.
CO(NH2)2 b NH3 + HNCO
мочевина b аммиак + изоциановая
кислота
За этим следует реакция гидролиза, при которой
изоциановая кислота реагирует с содержащейся
в ОГ водой. При этом возникает ещё одна молекула
аммиака и углекислый газ.
HNCO + H2O b NH3 + CO2
изоциановая кислота + вода b аммиак +углекислый газ.
Вот так выглядят и устроены модуль-насосы подачи мочевины грузовых а/м МАН, ВОЛЬВО+РЕНО, Ивеко, Мерседес. У ДАФа принцип такой же, исполнение своё. Скания добилась стандартов Е5 без мочевины, путём промежуточного охлаждения рециркуляционных газов (вроде бы).
Рисунки потырены с чешского сайта. Но понять подпись под позициями несложно.
А теперь немного об обходе и отключении.
Как и все отечественные коллеги, купив благодаря таможенному кодексу европятую машину, я был полон планов избавиться от ненужной, непонятной и пугающей системы подачи мочевины. Сразу оговорюсь: просто, без последствий, её отключить нельзя. При отключении питания системы, САN-шины или отдельных датчиков блок управления двигателем выдаст ошибку. На рено-вольво это будет МИД128 ПСИД229 ФМИ7. Мощность двигателя будет ограничена на 30%, расход вырастет до 40л/100км.
Но на достигнутом я, должен признаться, не остановился. Подключил питание и почесал голову. И вместо мочевины залил водный дистиллят. Машина поехала, и вроде как расход снизился. Но не до конца(об этом чуть позже).
Потом мне изрядно надоела беготня с водой. Порывшись в инете, я узнал, что за загадочный раствор эта АдБлю. Оказалась, это просто водный 32,6% раствор карбамида, который широко используется в сельском хозяйстве и продаётся на любом сельхозрынке. Подсчитв себестоимость литра(получилось 9руб/литр готового раствора), я было подумал, что выход найден.
После заливки раствора машина пошла чуть резвее (хотя и на дистилляте она ошибок не выдавала), и ещё чуть-чуть снизился расход. то есть я достиг желаемых 28,9л/100 км с 20 тоннами и с кондиционером.
Но нашлось одно но. А именно: как видно на схеме, фильтр реагента стоит не ДО насоса, а ПОСЛЕ. А поскольку жидкость была не совсем, скажем так, чистой, то фильтр(о существовании которого я не знал, а официалы не сочли нужным сменить при ТО) забился, и насос начал выдавливать реагент в корпус блок-насоса. Где, заодно, расположен заодно и процессор блока, имеющий 2 блока памяти, два процесса, и ещё много всякой мелкой электроники. Естесственно, в кратчайшие сроки всё было разъедено, замкнуто и выведено из строя.
Новый модуль-насос предлагается по цене от 126 до 150 тысяч у российских официалов, и по цене 1300-1500 евро у польских и литовских поставщиков.
Мне повезло. Я купил такой модуль за 1000 евро в Питере, и самостоятельно аккуратно установил. И прекратил на этом эксперименты по борьбе с мочевиной. Пусть живёт, себе дороже выходит.
В заключении несколько слов о ЧАСТИЧНОМ обходе.
Да, блок мочевины можно обмануть на 90%. Путём изготовления схемы-эмулятора, который будет подавать в блок управления двигателем некие усреднённые показания(сопротивления) датчиков и имитировать насос и датчик уровня. (Либо имитирует замерзание системы)
Сам насос будет, есстественно, стоять, в баке будет пусто, и машина почти поверит в исправность системы и НЕ активизирует аврийный (ingine spesial limited) режим. Но некая ошибка о неправильной работе системы будет гореть. И расход на 2-4 литра будет повышен. А почему?
Да потому, что в пылу борьбы с мочевиной мы забыли про ситему ЕГР, про рециркуляцию отработавших газов, имеющую свой собственный, отдельный Н-Окси датчик. И этот датчик будет прекрасно видеть, что количество Н-оксида превышает предельные значения, и будет слегка ограничивать подачу топлива. Падение мощности будет незаметным на машинах 400-500 лошадиных сил, и расход вырастет незаметно, на пару-тройку литров. Но вырастет. То же самое и с имитацией замерзания системы. Электронные мозги машины прекрасно увидят несоответствие показаний датчиков температуры уличного воздуха, температуры поступающего в двигатель воздуха и температуры реагента.
Математика проста: +3литра на 100км=+51рубль на 100 км.
400-600 мЛ мочевины/100км по 50 руб/л=20-30 руб.
Так что на мочевине хоть и незначительно, но выгодней(точнее, чуть менее убыточно)
Так что вот. Делайте выводы. Может быть, моя излишняя самонадеяность и последующий печальный опыт послужат кому-нибудь примером.
Отдельное спасибо Артёму, Сергею Fedoss, Serge78 из ЖЖ и с Дальнобоя.ру за оказанную информационную и моральную поддержку.
Читайте также: