Как и зачем используется мочевина в автомобилях

Вопрос экологичности используемых транспортных средств в последнее время становится всё более актуальным. К машинам предъявляют повышенные требования, соответствовать которым довольно сложно.

Но автокомпании вынуждены следовать установленным правилам, чтобы иметь возможность продавать свои машины на территории Европы и других стран, предъявляющих повышенные требования по нормам экологичности.

И тут наибольшее количество вопросов и претензий возникает относительно дизельных двигателей и автомобилей, оснащённых этими моторами. Они выделяют токсичные и опасные вещества, способные навредить не только природе, но и нанести ущерб человеческому здоровью.

Учёные доказали, что выходящая сажа вместе с выхлопом провоцирует развитие раковых клеток и других патологий. С целью уменьшения вреда была разработана специальная система SCR. Это специальная технология, предназначенная для дизельных двигателей, которая основывается на применении мочевины. Её также часто называют карбамид.

Экология и дизельные двигатели

Для начала нужно разобраться, как эти понятия между собой связаны, и почему дизельные ДВС не настолько хороши, как принято считать.

По мере того, как развивались и совершенствовались технологии, к двигателям внутреннего сгорания начали предъявлять всё более и более жёсткие требования относительно вреда выделяемого ими выхлопного газа. И если в случае с бензиновыми моторами проблему решили довольно просто, установив каталитические нейтрализаторы в систему выхлопа, то вот с дизельными моторами сложностей куда больше.

Катализаторы монтируются непосредственно в систему выхлопа, что не требуется вносить какие-то существенные изменения в конструкцию. У корпуса нейтрализаторов имеются двойные стенки, между которыми расположилась оболочка из жаропрочного материала. Внутри предусмотрено подобие сот, выполненных из металла или керамики. Поверх сот наносится специальный материал, вступающий в реакцию с выхлопом. По сути это вещество, покрывающее соты, и является катализатором, позволяющим превращать вредные химические соединения в азот, воду и углекислый газ за счёт окисления.

Для бензиновых моторов разработали различные катализаторы, где основными компонентами называют родий, платину и палладий. Палладий и платина способны нейтрализовать угарный газ, а родий отличается способностью взаимодействовать с окислами азота. Катализаторы долго и эффективно служат, они простые в производстве и легко устанавливаются в выхлопную систему автомобиля.

Ситуация с дизельными моторами куда сложнее. Среди токсичных элементов, выделяемых при сгорании дизельного топлива в виде выхлопа, особенно отмечают сажу и оксид азота. Сажа образуется в достаточно большом количестве, что обусловлено особенностями образования топливовоздушной смеси в дизельных ДВС.

Сажу рассматривают как очень опасный канцероген, способный спровоцировать раковые заболевания. Важно и то, что стремление снизить количество сажи ведёт к образованию избытка оксида азота. А если снижать количество оксида азота, параллельно увеличивается объём сажи. Своего рода замкнутый круг.

Чтобы справиться с проблемой избытка сажи, в конструкциях дизельных авто используются специальные сажевые фильтры. Они работают как уловители. Сажа оседает на поверхности фильтра, а при её избытке автоматически срабатывает система дожигания. Это помогает восстановить работу фильтру и нормализовать его пропускные свойства.

Новейшим витком в повышении экологичности дизельных моторов стало применение мочевины.

Для чего используется мочевина

Поскольку европейские страны ведут активную борьбу против экологически опасных автомобилей, предъявляются новые требования и правила автопроизводства.

Следствием таких мер стало появление технологии под названием SCR и мочевины AdBlue. При этом не все понимают, что такое Adblue в автомобилях и зачем оно необходимо.

Изначально решением проблемы пытались заняться путём внесения изменений в систему подачи дизельного топлива и газораспределения. Инженеры старались сделать всё возможное для снижения количества вредных соединений в выхлопных газах. Но если менее жёсткие требования это удовлетворяло, то в дальнейшем ситуация существенно изменилась. Подобными методами уже не получалось довести выхлоп до безопасных норм.

Именно тогда появился метод так называемой селективной каталитической нейтрализации. Для этого в автомобили устанавливают специальное оборудование. Оно необходимо для впрыска мочевины в системы выхлопа на транспортных средствах, что позволяет значительно снижать токсичность выхлопного газа, нейтрализуя его.

Теперь следует более детально разобраться в том, для чего же в дизельном автомобиле нужна мочевина или карбамид. Её принято называть Adblue. Это специальный реагент, который используется на дизельных машинах, изготовленных в соответствии со стандартами Евро 4, 5 и выше. Мочевина является неотъемлемой частью системы очистки SCR.

Фактически это водный раствор мочевины, которая выполняет ключевые задачи в вопросе каталитической нейтрализации выхлопа. Тем самым машина выделяет экологически более безопасный газ. Параллельно мочевина способна продлевать срок службы двигателя, и повышать эффективность его работы.

Практически все новые грузовые автомобили, а также некоторые легковые авто оснащены системой SCR. Этот преобразователь позволяет увеличить характеристики двигателя, обеспечить лучшую защиту от нагара. При этом мочевина располагается в отдельном баке, который находится около двигателя.

Современная система очистки выхлопа для дизельных силовых установок состоит из:

• сажевого фильтра;
• окислительного катализатора;
• жидкостной системы нейтрализации оксида азота.

Важно понимать, что мочевина не является самостоятельным средством по увеличению экологичности выхлопа и снижению токсичности, а входит в состав общей SCR системы.

Автомобили, на которых устанавливается такая система, оснащаются отдельными бачками для заправки мочевиной. Этот реагент получил распространённое название Adblue, что как бы подчёркивает экологичность и стремление защитить окружающую среду.

Фактически раствор представлен в виде аммиака и воды в определённых пропорциях. Но у нас часто вещество называют мочевиной. Специальный дозатор автоматически забирает из бачка жидкость, впрыскивает раствор в систему выхлопа дизельного транспортного средства, и позволяет снижать токсичность. Впрыск осуществляется на участок, где происходит смешивание отработанного газа и раствора мочевины.

Когда компоненты смешиваются между собой, полученная смесь проходит через SCR нейтрализатор. Он расшифровывается как Selective Catalytic Reduction или просто селективный катализатор (нейтрализатор).

Подобная технология отличается тем, что работает, основываясь на избирательном принципе. Аммиак, являющийся составной частью Adblue, начинает вступать в реакцию с окислом азота, находясь под воздействием слоя катализирующего вещества в самом нейтрализаторе и высокой температуры. Температурные показатели могут составлять до 300 градусов Цельсия.

В результате происходит разложение окислов азота на составные части. А именно на воду и азот, являющиеся совершенно безвредными для окружающей среды и человеческого здоровья веществами. Дополнительно в системе (в нейтрализаторе) происходит процесс догорания остальных токсичных компонентов. Технология актуальна для грузовых и легковых транспортных средств.

Процесс очистки

Поскольку уже удалось разобраться в том, что такое мочевина и какие преимущества даёт использование этой смеси в машинах, нужно детальнее разобраться в самом процессе нейтрализации токсичности выхлопа.

Доказанная на практике высокая эффективность мочевины или Adblue основывается на 2 рабочих циклах.

1. Сначала в струю из отработавшего газа, который выходит из камеры сгорания двигатель, добавляется мочевина путём впрыска. Под действием высокой температуры начинается химическая реакция. Это позволяет преобразовать мочевину в вещество под названием аммиак.
2. На втором этапе опасные соединения в виде окисла азота, которые содержатся в самом выхлопе, начинают превращаться в воду и азот. Такое становится возможным за счёт взаимодействия между аммиаком и катализатором. Процесс окисления позволяет получить на выходе два совершенно безопасных вещества.

Наглядное описание процесса позволяет понять, зачем нужна эта самая мочевина, какие функции она выполняет и как это всё происходит в дизельном двигателе.

Мочевину используют с целью повышения уровня экологичности. Этим производители выводят свои машины на требуемый уровень безопасности, предусмотренный нормами Евро 4 и выше, включая актуальную норму Евро 6.

Важно заметить тот факт, что мочевина расходуется в достаточно небольшом количестве. Потому тратить огромные деньги на постоянную заправку карбамидом не приходится.

Преимущества и недостатки

Чтобы объективно оценить использование карбамида или мочевины в автомобилях, вслед за действием и функциональными особенностями SCR следует изучить сильные и слабые стороны такого решения. В применении мочевины выделяют целый ряд преимуществ. Но эта же мочевина вызывает некоторые проблемы и сложности. Особенно, если речь идёт о применении системы в автомобилях, которые эксплуатируются на территории России.

Начнём с положительных качеств.

1. Безопасность и безвредность. Мочевина является органическим веществом, периодический впрыск которого в систему выхлопа не несёт в себе совершенно никакого вреда или угрозы для окружающей среды. А потому и считается безопасным для человека.
2. Автоматический впрыск. Система позволяет в автоматическом режиме подавать нужное количество мочевины и в необходимый момент времени. Подача осуществляется в зависимости от режима работы двигателя, текущей нагрузки на дизельный ДВС и интенсивности образования выхлопа.
3. Экологичность двигателя. Моторы с такой системой очистки выхлопа мочевиной соответствуют самым жёстким требованиям по экологическим стандартам. Это идёт на пользу не только потребителям, но и самим автопроизводителям. Значительно расширяется рынок сбыта таких автомобилей в странах, предъявляющих повышенные требования по экологической безопасности и уровню загрязнения автомобилями окружающей среды.
4. Отсутствие влияния на мощность. Снижение токсичности выхлопа совершенно не ведёт к параллельному падению мощности. Мотор остаётся таким же тяговитым и производительным. Местами мочевина лишь улучшает эффективность его работы, и продлевает срок службы.
5. Процесс превращения. Процесс очистки позволяет получать на выходе такие безопасные вещества как азот, воду и углекислый газ. Окислы азота становятся инертным газом, который не представляет никакой угрозы.
6. Снижение количества штрафов и налогов. Это касается развитых стран, где за эксплуатацию менее экологичных автомобилей приходится платить большие налоги. Дополнительно никто вас не будет штрафовать за выделение опасного и вредного выхлопа при наличии SCR.
7. Маленький расход. Для нормальной эксплуатации легкового автомобиля, оснащённого системой очистки выхлопа на основе мочевины, не требуется большое количество реагента. Обычно расход не превышает 150 мл на 100 километров. То есть бака с 10 литрами вещества хватает на преодоление около 10 тысяч километров. Расход у грузовых машин больше, чем вполне ожидаемо.
8. Относительная ценовая доступность. Чаще всего мочевину можно встретить в канистрах ёмкостью 20 литров. Такой объём реагента обходится в сумму около 10 евро. Есть и более дешёвые продукты. Это уже напрямую зависит от самого производителя.

Но для России эта технология пока не рассматривается полностью как положительное изменение. Многие задумываются над тем, как обойти работу этой системы, основанной на впрыске и расходовании мочевины.

В качестве аргументов приводится несколько доводов, которые раскрывают негативные стороны использования мочевины в системе выхлопа.

1. Чувствительность к качеству солярки. Каждый из отечественных автомобилистов, кто имеет опыт эксплуатации дизельных машин, признаёт факт проблемы с качеством дизтоплива в стране. Отсюда возникает довольно существенный недостаток применения мочевины, которая крайне чувствительна к качеству заливаемого в бак горючего. Рекомендуется заправляться дизельным топливом с низким уровнем содержания серы, чтобы обеспечить нормальную работу нейтрализатора.
2. Необходимость дозаправки жидкостью, которую не так просто найти в отечественных условиях. Мочевина, то есть жидкость Adblue, есть далеко не везде. Потому порой возникают проблемы с поисками этого раствора, который заливается в специальный бачок с отдельным заправочным отверстием, как и топливный бак.
3. Качество. Не вся мочевина, которая предлагается на отечественном рынке, соответствует установленным и общепринятым требованиям качества. Из-за этого снижается эффективность работы всей системы, выхлоп не очищается должным образом. Параллельно расходуется большее количество раствора.
4. Температурная устойчивость. Ещё одно слабое место мочевины, которая начинает кристаллизироваться при снижении температуры до отметки ниже -11 градусов Цельсия. Потому в условиях российского климата в отдельных регионах государства применять мочевину становится практически невозможно.
5. Неприятный запах. Запах выхлопа, который выходит из-под автомобиля после впрыска мочевины, вряд ли можно назвать приятным. Но этим приходится жертвовать ради обеспечения должного уровня экологичности для снижения токсичности выхлопа. Если кому-то сильно мешает запах, то тогда использование технологии станет для них проблемой.
6. Выделение аммиачных паров. Они возникают в тех случаях, когда на бачок с мочевиной воздействует высокая температура. Происходит частичное испарение, а выделяющиеся пары могут провоцировать раздражение на глазах, коже и слизистых покровах.
7. Токсичность. Хотя само по себе вещество Adblue считается безопасным, допускать контакты с кожей настоятельно не рекомендуется. При соприкосновениях возможно образование химических ожогов.
8. Большое количество подделок. Учитывая все объективные преимущества новой технологии, многие мошенники пытаются на ней заработать, продавая под видом качественного продукта крайне сомнительную поддельную мочевину. Из-за неё очень страдает вся система очистки и непосредственно сам двигатель. В результате можно столкнуться с серьёзными поломками.
9. Дополнительные финансовые затраты. Этот вопрос больше волнует владельцев грузовых автомобилей, на которых используется современная система очистки с применением мочевины.

Стоит ли отказываться от системы и искать способы её обхода, вопрос крайне актуальный для владельцев дизельных машин. Мочевина даёт обширный перечень достоинств и положительных моментов эксплуатации, а имеющиеся недостатки во многом условные. В основном владельцев беспокоит проблема поиска качественного раствора и необходимость тратить на него дополнительные деньги, помимо заправки самим дизельным топливом.

Но если вы высоко оценили все имеющиеся достоинства, готовы пойти на определённые жертвы, но всё же получить автомобиль с высокоэкологичным дизельным мотором, тогда покупка мочевины не станет для вас большой проблемой. К тому же реальный расход раствора незначительный, и составляет обычно не более 7% от расхода дизельного топлива. При относительно невысокой стоимости мочевины, вы получаете значительно больше преимуществ от её применения.

Нюансы применения

Напоследок следует поговорить про применение мочевины в автомобиле, оснащённом дизельной силовой установкой. Этот водный специальный раствор приобрести не так сложно. Тут самое главное, чтобы водяной состав применялся правильно в соответствии с предъявляемыми требованиями и нормами.

Запас хода автомобиля, оснащённого отдельным баком для Adblue, напрямую зависит от объёма бачка, а также от характеристик самого дизельного двигателя. Также на интенсивность расхода влияют нагрузку на машину, стиль вождения и состояние дорожного покрытия.

Если говорить про легковые транспортные средства, то объём бака под мочевину составляет обычно от 5 до 30 литров. В среднем на каждые 1000 километров пути автомобиль расходует около 1-3 литров раствора мочевины. Это позволяет при полностью заполненном бачке проехать от 5 до 20 тысяч километров, не совершая дозаправку.

Чтобы заправиться, особые навыки не потребуются. Это не сложнее, чем заливка обычного дизельного топлива. То есть нужно открыть горловину бачка и заправить туда раствор. При этом основной вопрос возникает касательно расположения заправочной горловины. Точно сказать может только руководство по эксплуатации, поскольку размещение напрямую зависит от марки и модели автотранспортного средства.

В зависимости от расположения заправочной горловины для заливки мочевины, все автомобили можно условно поделить на 3 группы. Для них предусмотрены свои штатные места установки горловины под Adblue. А именно:

• непосредственно около крышки топливного бака;
• в багажном отсеке;
• в подкапотном пространстве.

Это наиболее часто встречающиеся варианты. Не стоит исключать более редкие и экзотические способы установки бака. Тут проще всего заглянуть в руководство по эксплуатации, нежели исследовать каждый сантиметр своего автомобиля.

Европейским законодательством предусмотрены определённые требования в отношении используемых систем, работающих на основе Adblue. В частности, все автотранспортные средства, имеющие отдельный бачок под мочевину, должны оснащаться специальным датчиком и сигнализатором на приборной панели. С его помощью водителю приходит оповещение о том, что в бачке постепенно заканчивается раствор, и в скором времени потребуется дозаправка. Обычно первый предупреждающий сигнал поступает на приборную панель тогда, когда запас хода составляет менее 2,5 тысяч километров.

Дальнейшее оповещение зависит уже от конкретной марки и модели автомобиля. Некоторые сообщают о резерве раствора каждые 100-200 километров. Другие сигнализируют лишь тогда, когда жидкость в бачке на пределе.

Тут важно учитывать, что провоцировать полный расход настоятельно не рекомендуется. В противном случае возрастает риск того, что машина просто не заведётся при отсутствии раствора в бачке для мочевины. А чтобы двигатель запустился, придётся залить в бак минимум 3-5 литров вещества. Не стоит рисковать. И всегда рекомендуется иметь запас мочевины в багажнике.

Покупать машину с современным дизельным двигателем, оснащённым технологией очистки выхлопного газа или нет, дело лично каждого. Поскольку в нашей стране не действуют такие жёсткие правила и ограничения касательно экологичности транспортных средств, наше законодательство более лояльно к старым дизельным моторам. Но вот насколько это хорошо, вопрос скорее риторический.

Внедрение мочевины позволило получить широкий перечень преимуществ. Но также отмечаются некоторые недостатки. Для европейцев они не настолько существенные, как для наших соотечественников. Пока можно сказать, что для стран СНГ технология очистки SCR слишком требовательная и проблематичная. Удовлетворить потребности в качестве топлива и самой мочевины наши производители пока не могут. Нужно время, чтобы нововведения для дизельных моторов стали нормой для нашей страны. И люди не искали пути обхода новейшей системы очистки выхлопа.