Для чего применяют мочевину в дизельных двигателях
Мочевина в дизельных двигателях: зачем, состав, расход, цена, отключение
Популярная и распространенная в европейских странах система SCR, составляющей частью которой является мочевина, создана для максимального снижения вредного воздействия выхлопных газов автомобилей, работающих на дизельных двигателях. Она создавалась вследствие введения новых экологических норм, которыми стали Euro-4, Euro-5 и Euro-6.
Состав мочевины для дизеля представляет собой химическую концентрацию, в которую входят защитные, очищающие и диспергирующие вещества, обладает аммиачным запахом. Внешне она представляет собой бесцветную прозрачную жидкость.
При стандартном использовании мочевины для дизеля, расход ее составляет от одного до двух литров на сто километров пройденного автомобилем расстояния. При этом для ее применения автомобиль необходимо оснастить автомобиль дополнительным баком и блоком на электронном управлении.
Цена мочевины для дизелей составляет от 800 рублей за литр, а разброс цен в принципе большой по причине неоднородности рынка, специально разрабатывалась для двигателей на дизельной основе для того, чтобы не только обезопасить работу автомобиля, но и повысить его технические характеристики. Но как показывает практика, результат ее использования стал абсолютно другим.
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
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
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.
Если мочевина ударила в голову: что такое SCR, BlueTEC, AdBlue или DeNOxtronic и зачем это надо?
Ещё не так давно непонятная заливная горловина на некоторых «немцах» вызывала удивление, а объяснение про мочевину – сдержанное хихиканье. Прошли годы, и упоминание системы SCR вызывает не глупые смешки, а благородный гнев владельцев машин с этой самой системой. Думали, ничего хуже EGR и сажевого фильтра придумать уже нельзя, а оказалось, что можно. Так что такое – эта самая мочевина? Для чего она нужна и что делать, если что-то в этой системе перестаёт работать?
Покой нам только снится
Всё началось с того, что на современных автомобилях с дизельными моторами слишком много систем, задачами которых стала борьба за экологию. Не думайте, что я противник «зелёных», но если эти системы начинают воевать друг против друга, то что-то в них есть что-то определённо порочное. А воюют они насмерть.
Вот, например, система рециркуляции EGR. Для чего она нужна? В первую очередь – для снижения температуры отработавших газов. Тут вроде бы всё просто: чем выше температура, тем больше в газах оксидов азота NO. А они – штука действительно вредная. И EGR, снижая температуру, довольно успешно с ними борется.
Но тем временем интенсивность партикуляции (появления твёрдых частиц в газах) тоже зависит от температуры. Только в обратную сторону: чем температура выше, тем ниже содержание твёрдых частиц (читай – сажи). Но ведь есть EGR… И вот тут эта система наоборот приносит вред: снижая температуру, она помогает расти количеству сажи. Обидно. Что делать?
Выход, конечно же, нашли: стали ставить сажевые фильтры. Они терпеливо собирают в себе то, что натворила EGR – несгоревшую сажу. Вроде бы всё прекрасно, но нет.
Со временем сажевый фильтр забивается. Его как-то надо прочистить. А как? Правильно, пойти логическим путём – сжечь всё, что в него забилось. Наступить, так сказать, на горло системе EGR и запредельно поднять температуру отработавших газов. Для этого есть режим регенерации сажевого фильтра. Реализуется он по-разному, но смысл всегда одинаковый: в выпуск подаётся дополнительная порция солярки, которая там сгорает и выжигает почти всю гадость, которая скопилась в сажевом фильтре. Правда, для этого необходимы некоторые условия: машина должна на более-менее постоянной и достаточно высокой скорости ехать какое-то определённое время. Так что обычно регенерация включается на трассе. Ну а если автомобиль эксплуатируется исключительно в городе, приходится запускать принудительную регенерацию. В этом случае машина просто стоит на месте и дымит, как Москва после безобразий Наполеона. Сажа выгорает, после чего фильтр работает дальше. Прекрасно? Прекрасно, но… да-да, для этого процесса нужна очень высокая температура! А это – оксиды азота и плевок в душу системе EGR. Круг замкнулся, системы экологии опять продолжают свой великий и вечный бой, в котором победителей нет. В конце концов в этом бою умрут все.
Аммиак и все-все-все
«Умирать – так всем!» решили инженеры и придумали систему selective catalytic reduction, которую сокращенно называют SCR, а производители – как-нибудь по-своему (например, BlueTEC, AdBlue или DeNOxtronic). Для чего она нужна? Если вкратце – всё за тем же: для нейтрализации вредных соединений азота. Если поподробнее, то попробуем обойтись без погружения в дебри менделеевщины и объяснить всё на восьми пальцах инженера по технике безопасности токарного цеха.
Итак, кроме бака с соляркой в дизельной машине есть ещё один бак, куда заливается реагент – раствор мочевины в воде. Стандартная концентрация – 32,5% мочевины. Это та самая, простите за выражение, смердящая жижа. Запах у неё действительно неприятный. Оттуда этот реагент под давлением попадает в систему выпуска – в отработавшие газы. Дальше начинается химия: в отработавших газах мочевина разлагается на аммиак и изоциановую кислоту. Изоциановая кислота в свою очередь распадается на опять же аммиак (никакой ошибки нет, аммиак образуется на обеих стадиях распада) и углекислый газ. И вот как раз аммиак нейтрализует оксиды азота. В конце реакции получаются совершенно безвредные вещества: углекислый газ, азот и водяной пар. Это ли не мечта Греты Тунберг?
Основное преимущество использование мочевины – это сохранение достаточно высокой температуры сгорания топливной смеси. То есть партикуляры (сажа по-научному) в её присутствии в большом количестве всё-таки сгорают и не оседают на фильтре. Прекрасно? Почти. Но плачь, Грета, плачь: тут тоже не всё идеально.
Второй недостаток – это необходимость эту мочевину покупать и даже возить с собой канистру про запас. Владельцы Кайенов и Гелендвагенов, моющие свои автомобили на мойках самообслуживания, здорово негодуют и печалятся, потому что без мочевины загорается «джеки чан», мотор вываливается в ошибку и иногда просто сообщает, что его пуск невозможен.
Третий недостаток – это относительно сложная конструкция. Дополнительные датчики, форсунка и прочее, что может сломаться – всё это потенциальный риск. А если говорить честнее, то не потенциальный, а вполне даже реальный: иногда всё это ломается. И тогда приходит время что-то в этой системе ремонтировать.
Всё и сразу
Итак, есть несколько проблем: мочевина замерзает, душит жаба её постоянно покупать, выходят из строя компоненты системы. Что со всем этим делать? О, тут народная фантазия просто бурлит. Правда, не всегда в нужном русле.
Разумеется, наиболее правильное решение – это покупать мочевину и следить за работой системы. На самом деле, она не так уж плоха, и что касается снижения выброса оксидов азота, то работает SCR очень эффективно. Но правильно – это иногда дорого. Поэтому на помощь приходит смекалка.
Первым делом люди решили, что систему можно обмануть, залив вместо мочевины воду. Какая ей разница, чего жрать? Жидкое – и ладно. Но система оказалась умнее. И это понятно: датчики оксидов азота перед и после катализатора следят за эффективностью работы мочевины. Если что-то идёт не так, по их команде насос качает всё больше жидкости, пока концентрация NO на выходе не упадёт до нормы. Само собой, воду можно качать бесконечно долго, но ситуация с оксидами азота не улучшится. Система от этого впадает в ступор и выпадает в ошибку. Мотор в аварийном режиме, машина не едет, владелец в расстройстве. Что придумать ещё?
Оk, попробуем по-другому: разбавим мочевину водой. Может, хотя бы расход снизим. Фокус не проходит по той же причине: SCR видит, что работает неэффективно, и добавляет разбавленный реагент до тех пор, пока не начнёт работать как положено. Фиаско.
Хорошо, идём ва-банк: покупаем мочевину в гранулах (её продают как удобрение в виде карбамида) и делаем раствор сами. Пользуемся своей машиной, а если повезёт, то ещё и продать её можно – себестоимость копеечная, почему бы и отбить затраты? Теоретически раствор сделать можно (только воду надо брать деминерализованную, хотя найти такую сложно). Вот только гранулы удобрений для этих целей не подойдут: гранулы обрабатывают таким составом, который полностью отфильтровать не получается. Да и сам состав немного не тот, который нужен для мочевины SCR: в нём слишком много биурета – амида аллофановой кислоты. Можно, конечно, упереться рогом в землю и найти подходящие ингредиенты, но овчинка выделки стоить не будет. Проще будет купить готовую мочевину.
Иногда пытаются обмануть машину, убедив температурный датчик в баке мочевины в том, что она замёрзла. Иногда помогает, но чаще в попытках разморозить мочевину перегорает система её подогрева. Так себе выход из положения.
Есть ещё один радикальный способ: забить на систему и просто ничего не заливать. Ездить машина будет, но медленно. Процентов на 60-70 от того, как она может. В общем, тоже не выход.
Особенно обидно, что все эти эксперименты с водой почти всегда приводят к смерти каких-то элементов SCR. Умирает подогрев, перегорает насос, забивается форсунка. В случае с использованием воды из-под крана и самопальной мочевины можно загубить и катализатор.
Остаётся одно решение: удалить всю систему полностью. Повторю ещё раз: этот выход всё-таки не самый лучший, и будет правильнее поддерживать рабочее состояние SCR. Но уже если совсем прижало, то почему бы и нет. Правда, тут нужно обратить внимание на две вещи: во-первых, удалять мочевину лучше вместе с глушением EGR, а возможно – и с сажевыми фильтрами, во-вторых, придётся программно влезать в диагностику этой системы. Теперь немного подробнее.
Недостаток EGR – очень быстрое загаживание сажей впускного коллектора. Чтобы избежать этого процесса в дальнейшем, лучше всего будет заглушить каналы отработавших газов. Заглушки не дадут саже попадать обратно во впуск. А чтобы забыть о проблеме наверняка, можно заодно удалить и сажевый фильтр. А вот катализатор можно не трогать (если он пока ещё целый).
С программными изменениями ситуация сложнее. Конечно, можно отключить систему диагностики полностью. Часто так и делают: это проще и быстрее всего. Но при этом перестают работать защитные алгоритмы, что само по себе очень плохо, но хуже, что при неполадках в других системах мотора никаких ошибок диагностика не покажет. А это – самая поганая ситуация для диагноста, которому придётся разбираться с машиной. С учётом убитых алгоритмов защиты мотора вероятность попадания в сервис и последующих танцев с бубном (и сканером) вокруг машины очень высока. Поэтому после физического удаления сажевых фильтров, EGR и SCR нужно удалить только их системы диагностики. Для этого приходится покупать A2L-файлы (инженерные карты прошивки, в которых описаны все основные калибровки и константы бинарного файла прошивки) и вносить в них соответствующие изменения. В итоге прошивка не видит только физически удалённые компоненты, а все остальные работают в штатном режиме.
Разумеется, такая работа – удовольствие не самое дешёвое, поэтому обычно ищут что-то подешевле. Да, иногда что-то сделать получается, но только в порядке исключения. Так что полноценное удаление мочевины – это всё-таки дорого.
Ну а лучший способ жить с мочевиной в хороших отношениях – это не пытаться на ней экономить. Система справляется со своими задачами по повышению экологичности выхлопа и почти не портит жизнь другим системам автомобиля (чего не скажешь о EGR), хотя её подводит некоторая сложность исполнения. Так что лучше оставьте всё как есть и обслуживайте систему в хороших сервисах.
Мочевина для дизеля: зачем нужна, состав и работа системы SCR в двигателе
По мере ужесточения требований к чистоте выхлопа дизельных двигателей конструкторы столкнулись с противоречиями в работе трёх основных систем снижения вредных выбросов. Нейтрализация окислов азота требует уменьшения температуры на выпуске, с чем справляется рециркуляция выхлопных газов EGR, а очистка от окиси углерода и сажи при помощи катализаторов и сажевых фильтров наоборот, повышает температуру.
Как итог, борьба за экологию дизеля зашла в определённый тупик.
Предназначение системы SCR
Аббревиатура SCR означает селективную каталитическую работу по разложению окислов азота уже после их образования, в отличие от мер по предотвращению их появления, то есть без нежелательного снижения температуры.
Таким способом удаётся весьма радикально уничтожить ядовитые соединения азота с кислородом, используя довольно простое вещество – мочевину, а также специальный каталитический нейтрализатор с соответствующими органами управления и контроля.
Что такое мочевина в двигателе
В системе принято применять не чистую мочевину, а так называемый раствор AdBlue, в составе которого карбамид занимает примерно треть по удельной массе. Остальное – хорошо очищенная от посторонних минеральных примесей вода.
Состав заливается в отдельный бак, откуда и расходуется путём дозированного впрыска во выпускной тракт.
Предназначение
При попадании раствора мочевины в выхлопные газы двигателя происходит несколько реакций:
Результатом всего происходящего будет значительная нейтрализация вредных окислов азота, с которыми очень трудно бороться в высокофорсированных дизельных моторах с турбонаддувом. Любые другие способы снижают экономичность, удельную мощность, и обходятся ещё дороже.
Состав
Система достаточно сложна и состоит из целого ряда компонентов:
В состав входят два контура регулирования – по количеству впрыскиваемого раствора и его температуре. Компоненты системы могут подогреваться жидкостью из системы охлаждения двигателя, за чем следят соответствующие датчики и блок управления. Нельзя допускать широкого изменения температуры мочевины, тем более её замерзания.
Количество подаваемого раствора определяется блоком управления, куда поступает информация о режиме работы двигателя, в частности о температуре отработанных газов.
Нужное количество измеряется клапанами дозатора при фиксированном давлении насоса, остальное циркулирует по обратной магистрали, одновременно подогревая бак. Возможно применение и электроподогрева магистралей.
Каталитический нейтрализатор представляет собой сотовую конструкцию с нанесёнными на керамику благородными металлами, на поверхности которых и происходят каталитические реакции.
Сам материал катализатора при этом не расходуется. При продувании через него выхлопных газов с активными веществами на выходе получаются допустимые по нормам Евро-5 и Евро-6 компоненты.
Помимо управления процессом, блок ведёт и непрерывный контроль за техническим состоянием системы. При выявлении неисправностей высвечивается соответствующий индикатор на приборной панели, сигнализирующий об отключении системы.
Последствия могут быть разными, от значительного ограничения отдачи двигателя до полной невозможности его пуска.
Плюсы и минусы системы
К достоинствам впрыска мочевины относятся:
Но в практической эксплуатации подобных перспективных технологий начали выявляться недостатки, раздражающие потребителей, особенно водителей-профессионалов:
Всё это часто приводит к нелегальному отключению владельцами системы с применением переделанных прошивок ЭБУ двигателя или эмуляции её нормальной работы всевозможными «обманками».
Как выбрать AdBlue
Попадание в бак для мочевины посторонних веществ или дизельного топлива категорически недопустимо и может привести к дорогостоящему ремонту. Кроме того, заливать можно только раствор определённого состава, который производится по лицензии немецкого патентообладателя. Другим способом качество не гарантируется.
Производители контрафакта часто обходят правовые ограничения, не употребляя на канистрах обозначение AdBlue и указывая в рекламе, что их продукт выполняет те же функции, но имеет при этом намного меньшую цену.
После заправки подобными веществами случались отказы узлов системы впрыска, а также дорогих катализаторов. Даже если физически поломок не будет, то система скорее всего по информации своих датчиков заметит несоответствие и перейдёт в аварийный режим.
Поэтому все заявления о 100% аналоге стоит проигнорировать. Тем более не стоит надеяться на самостоятельное изготовление раствора из одноимённого сельскохозяйственного удобрения.
Конечно, изготовители контрафакта могут отражать на этикетках и зарегистрированный торговый знак AdBlue, и ссылку на производителя, имеющего лицензию от правообладателя (их перечень можно найти в сети). Тут уже всё зависит от честности торговой организации и наличия сертификатов соответствия.
Лицензия выдаётся немецкой организацией VDA. Канистры должны быть герметичны и опломбированы, а срок хранения не превышать одного года. Разницы между грузовым и легковым использованием нет, как и между марками автомобилей.
Сажевый фильтр и впрыск мочевины: зачем нужны, почему выходят из строя и как решаются проблемы
Эти системы призваны вписать двигатели в жесткие экологические требования, но они вовсе не вечные, особенно если режимы эксплуатации далеки до идеальных. Как работает «экология», как влияет на двигатель и его системы? И почему все так стремятся от нее избавиться?
Сажевый фильтр
Что это такое и как работает? Задача DPF-фильтра – улавливать мельчайшие частицы, которые содержатся в выхлопных газах современных двигателей и могут проникать вглубь наших дыхательных путей (именно этим они более опасны больших хлопьев старых моторов – те до наших легких не доходят). Изначально это касалось только дизельных моторов, но последние годы такими фильтрами оснащают и бензиновые двигатели. По мере накопления задержанных частиц фильтр забивается и требует прожига (регенерации).
Системы контроля у разных производителей могут отличаться в деталях, но принцип один. При достижении определенного уровня сопротивления фильтра автоматически включается режим регенерации. Система задействует мощные электрические потребители, включает послевпрыск – все это позволяет увеличить нагрузку на двигатель, повысить температуру выхлопных газов, которые и прожигают фильтр. На некоторых двигателях PSA используется впрыск специальной присадки (йолиса), позволяющей проводить регенерацию при меньших температурах. В чем-то эта «надстройка» системы похожа на впрыск мочевины, возможно, поэтому некоторые их и путают или принимают одну за другую.
Для включения автоматического режима должны быть соблюдены определенные условия: двигатель должен быть прогрет, на протяжении какого-то времени постоянно работать на средних или высоких оборотах, например, когда автомобиль в течение получаса движется по трассе. Если же имеются лишь короткие городские поездки, условий для регенерации не возникает, а фильтр продолжает забиваться. В этом случае система выводит на панель сообщение о необходимости регенерации.
При обращении в сервис может использоваться режим принудительного прожига. В зависимости от подхода производителя он может производиться на месте или в движении, но в любом случае двигатель прогревается и выводится на большие обороты, используется специальный режим работы как самого мотора, так и ряда систем, что в итоге обеспечивает условия для прожига.
Почему возникают проблемы и чем они чреваты? Отсутствие возможности регенерации в автоматическом режиме (короткие поездки), игнорирование сообщений о необходимости принудительного прожига приводят к тому, что фильтр забивается настолько, что в дальнейшем его восстановление невозможно. Ускоряют процесс проблемы с EGR или системой наддува, что приводит к увеличенному сажеобразованию. Также на срок службы фильтра, а без форс-мажорных обстоятельств он оценивается в 200-250 тыс. км, влияет моторное масло: для моделей с DPF-фильтром оно должно соответствовать определенной спецификации, но часто владельцы не заморачиваются…
При забитом фильтре система чаще включает режим рециркуляции, что приводит к увеличению расхода топлива, а постоянное включение послевпрыска чревато тем, что масло разжижается топливом со всеми вытекающими из этого последствиями. Также возникает газовый подпор, который влияет на работу двигателя (потеря тяги, отзывчивости на «газ») и провоцирует сокращение ресурса турбины. Другими словами, помимо ухудшения эксплуатационных качеств двигателя продолжительная езда с неисправным сажевым фильтром грозит привести к проблемам с другими узлами. Поэтому вопрос надо как-то решать.
Как «лечится»? Первое: важно установить не только сам факт того, что источник проблем именно сажевый фильтр, но по возможности определить причину выхода его из строя. Как говорят специалисты, часто «непроходимости» фильтра способствуют проблемы с другими системами автомобиля. Считайте это тревожным звоночком, который лучше не игнорировать.
Что же касается самого фильтра, то цивилизованное решение – замена на новый. Проблема в цене: в зависимости от марки и модели автомобиля даже «лицензия» может стоить 500-1000$, «оригинал» – в разы дороже. Б/у детали встречаются, но ведь и у них свой остаточный ресурс. Есть вариант «мойки» фильтра, но он целесообразен только в некоторых случаях и не гарантирует, что проблема не повторится в будущем, особенно если не устранены причины ускоренного засорения фильтра. Поэтому, как правило, владельцы предпочитают от него вообще избавиться.
В последнем случае важно, чтобы физическое и программное удаление было проведено грамотно, иначе будут появляться ошибки, но даже при их отсутствии есть риск некорректной работы двигателя и его систем – все это приводит к ухудшению эксплуатационных качеств и вероятному возникновению проблем с тем же наддувом.
Впрыск мочевины
Что это такое и как работает? С переходом на последние экологические стандарты в дизельных двигателях появилась система селективной каталитической нейтрализации (Selective catalytic reduction – SCR). Реагент AdBlue (32,5-процентный раствор карбамида в деминерализованной воде) в точно выверенных порциях впрыскивается в поток выхлопных газов и нейтрализует вредные оксиды азота: в результате возникающих химических процессов они разлагаются на азот и воду, которые уже не представляют вреда для здоровья.
AdBlue заливается в специальный бак (заправочная горловина обычно выведена под общий лючок, хотя может располагаться под капотом или в багажном отделении), расход реагента составляет порядка 5-6% расходуемого дизтоплива, то есть заправка требуется каждые несколько тысяч километров (зависит от емкости бака). При отсутствии жидкости или появлении проблем с ее подачей двигатель переходит в аварийный режим: не развивает полную мощность, расход топлива обычно увеличивается, на панель приборов выводится сообщение о проблеме функционирования SCR.
Почему возникают проблемы и чем они чреваты? Прежде всего, система очень требовательна к чистоте AdBlue, условиям хранения, транспортировки и заправки. Например, раствор не должен соприкасаться с другими материалами и веществами – в противном случае могут образоваться соли, из-за которых повреждается катализатор. Важно хранить реагент в заводской таре, не использовать для хранения или при заправке старые канистры или лейки, которые используются и для других целей.
Несмотря на простой состав реагента, существует риск использования некачественного AdBlue, при изготовлении которого применялся карбамид с примесями, и это тоже чревато проблемами при длительном использовании такого раствора.
Проблемы, с которыми сталкиваются владельцы машин с SCR, связаны как раз с неисправностями системы подогрева, с выходом из строя насоса, клапана обратной перекачки либо с низкой проходимостью AdBlue. В любом случае это приводит к нарушению функционирования системы, некорректному впрыску реагента или вообще к невозможности его осуществить. Как правило, в этом случае двигатель опять же переходит в специальный режим работы, хотя физически система на его работу не влияет – это лишь программное решение, призванное соблюдать требования экологического стандарта.
Как «лечится»? По-хорошему диагностика позволяет определить, по какой причине SCR не функционирует так, как должно, проблемный узел меняется либо производится ремонт, и все приходит в норму. Но высокая стоимость восстановления работоспособности системы, а чаще даже просто желание владельца или исполнителя решить вопрос кардинальным способом (нет системы – нет проблемы!) приводит к тому, что блок управления двигателем перепрограммируют или устанавливают эмулятор работы системы. При этом физически, как правило, SCR остается целиком или с минимальным демонтажем (но важно понимать, что длительное бездействие системы увеличит стоимость ее восстановления в дальнейшем, если владелец решит ее снова «включить»: как минимум потребуется ее промывка). Если все сделано грамотно, отключение системы на работу двигателя не влияет. Ну а моральный аспект удаления «экологии» – тема для отдельного разговора.