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:

• Катализатор — нейтрализует CO и CH.
• Сажевый фильтр — задерживает частицы сажи.
• Каталитический нейтрализатор SCR — снижает выбросы NOx с помощью мочевины.

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:

1. Выхлопные газы попадают в каталитический нейтрализатор и сажевый фильтр. Сажа фильтруется, частицы топлива выгорают, а окись углерода и углеводороды удаляются.
2. Форсунка используется для впрыска определенного количества AdBlue в соединение между сажевым фильтром и нейтрализатором SCR. Молекулы мочевины распадаются на аммиак и изоциановую кислоту.
3. Аммиак соединяется с оксидом азота, наиболее вредным компонентом отработанного дизельного топлива. Молекулы расщепляются, что приводит к образованию воды и азота. Безвредные выхлопные газы выбрасываются в атмосферу.

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:

• ее расход для легковых автомобилей составляет всего 100 г на 1000 км;
• система SCR интегрирована в современные дизельные автомобили;
• в некоторых странах налог на использование транспортного средства снижается, если установлена система очистки мочевиной, а риск наложения штрафа отсутствует.

К сожалению, у системы есть и недостатки:

• точка замерзания мочевины около -11 ° C;
• необходимость регулярной дозаправки;
• стоимость автомобиля увеличивается;
• большое количество поддельной жидкости Adblue;
• повышенные требования к качеству топлива;
• дорогостоящий ремонт компонентов системы.

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.