Одна из неприятных особенностей дизельных моторов — высокий уровень выброса в атмосферу вредных веществ, в частности оксидов азота. По мере ужесточения экологических норм инженерам пришлось придумывать всё новые способы нейтрализации этих соединений. Вслед за системами очистки была создана и технология селективного каталитического восстановления (SCR) оксидов азота, для которой потребовался раствор мочевины. Или, по-другому, AdBlue. Разбираемся, что это такое и зачем нужно современному автомобилю.
Зачем нужен реагент AdBlue (мочевина)
Что такое мочевина для дизеля? Её часто называют AdBlue, хотя это просто зарегистрированный товарный знак, применяемый для обозначения раствора мочевины в деминерализованной воде. AdBlue используется только в технологии SCR для снижения выбросов оксидов азота в выхлопе дизельных двигателей — как один из компонентов реакции восстановления безвредного азота из его окислов.
Жидкий реагент подаётся в выхлопную систему автомобиля, где, вступая в реакцию с отработанными газами (ОГ), помогает преобразовывать оксиды азота в безвредные вещества — водяной пар и азот. На сегодняшний день без этой технологии автомобили с дизельными моторами не способны соответствовать экологическим стандартам выше протокола Евро-5.
Под брендом AdBlue, права на который принадлежат Ассоциации автомобильной промышленности Германии (VDA), выпускают водный раствор мочевины. С одной стороны, состав мочевины для дизеля прост: 32,5% очищенной мочевины (правильное химическое название — диамид угольной кислоты) и 67,5% деминерализованной воды.
Однако технология производства раствора сложна и доступна не всякому изготовителю. Процесс требует скрупулёзной очистки жидкости от посторонних примесей. А получить название AdBlue на канистру можно только после проверки на соответствие характеристикам по документам VDA и международному стандарту ISO 22241 (в Германии — DIN 70070, в России — ГОСТ Р ISO).
Одним из первых, кто применил в начале 2000-х годов раствор мочевины для дизельных двигателей серийных автомобилей (сначала на грузовиках и автобусах, а затем и в легковушках), стал концерн Daimler AG, внедривший фирменную систему очистки выхлопных газов дизельных моторов BlueTec.
В России в 2022 году функционировало лишь четыре производителя AdBlue, выпускавших легальный и качественный продукт. Реагент AdBlue не стоит путать с обычной мочевиной, применяемой в качестве удобрения, пищевых добавок животным либо в фармакологии.
Устройство и основные принципы работы системы SCR
В современных автомобилях для максимального снижения уровня вредных выбросов (углеводороды, сера, сажа, оксиды азота и прочие) применяется целый комплекс инженерных решений в системе выпуска.
Их общее название — каталитические элементы. К ним следует отнести катализаторы выхлопной системы, а также сажевые фильтры, применяемые исключительно в дизельных автомобилях.
А что насчёт мочевины для дизеля: для чего нужна она? Технология SCR-нейтрализации на основе применения мочевины призвана сделать выхлоп ещё более экологичным за счёт дополнительной очистки газов.
Компонентов в системе SCR-нейтрализации немного. Однако она требует не только регулярной заправки и контроля уровня мочевины в специальном баке, но и периодического технического обслуживания.
Приведённый ниже пример устройства и работы системы в полной мере справедлив для системы BlueTec от Daimler AG. Схемы прочих производителей могут отличаться частностями, но в целом работают по тому же принципу.
Жидкость AdBlue заливают в специальную ёмкость, объём которой в автомобилях варьируется от 5 до 35 литров. Как правило, ёмкость оснащена обогревателем, препятствующим замерзанию раствора мочевины на морозе (его кристаллизация наступает уже при температуре минус 11 градусов по Цельсию).
Горловина бака для заправки AdBlue у машин расположена в разных местах: под лючком бензобака, в багажнике либо под капотом. По контуру подающих трубок мочевина идёт в выхлопную систему перед катализатором.
С помощью форсунки и смесителя (микшера) реагент под давлением от 4,5 до 8,5 бар распыляется в сложной конструкции катализаторе (каталитический SCR-преобразователь), где в несколько ступеней и происходит дезактивация окислов азота до состояния безопасных веществ — водяного пара и свободного азота.
Руководит процессом электроника — управляющий SCR-блок, который, ориентируясь на показания датчика контроля окиси азота NOx, дозирует поступление раствора.
Расход мочевины для дизеля индивидуален для разных типов авто. В легковых одной заправки хватает на расстояние до 20 000 километров, а плановое обслуживание и при необходимости долив AdBlue осуществляется раз в 10 000 километров.
В процентном отношении к расходу дизельного топлива потребление AdBlue выглядит следующим образом: от 4% расхода топлива для легковых машин и до 6% — для большегрузов. В целом терпимо, хотя стоимость 5-литровой канистры AdBlue сопоставима с ценой аналогичного объёма, скажем, охлаждающей жидкости.
Плюсы и минусы мочевины для дизеля
Плюсы подобных систем можно сформулировать в нескольких пунктах, которые в полной мере справедливы для стран, где действуют жёсткие экологические нормы и ограничения.
Плюсы использования мочевины для дизельных двигателей:
- Экологическая миссия — возможность снижения уровня вредных выбросов до стандарта Евро-6 и более строгих.
- Снижение налога на использование автомобиля и минимизация штрафов за несоответствие экологическим стандартам для стран, где применима подобная практика (отсюда ликвидность на вторичном рынке).
- Получение льгот при движении по платным магистралям, а также при въезде в ряд населённых пунктов (актуально для владельцев коммерческой техники).
- Относительно простое подключение SCR-модулей, что незначительно увеличивает стоимость дизельных автомобилей.
- Совместимость с каталитическими нейтрализаторами, ERG-системой и системой сажевой фильтрации.
- Увеличение мощности двигателя и снижение расхода топлива.
Имеются и объективные минусы, которые зачастую всерьёз осложняют эксплуатацию автомобиля. Особенно в условиях холодного российского климата.
Минусы использования мочевины:
- Высокая температура замерзания. На сильном морозе мочевина может кристаллизоваться в системе, тем самым нарушив работу двигателя. При остановке подачи AdBlue (даже если она просто закончилась в бачке) дизельные моторы переходят в аварийный режим, ограничивая мощность либо и вовсе не запускаясь. Кстати, после разморозки рабочие свойства AdBlue какое-то время сохраняются.
- Необходимость иметь запас мочевины в багажнике или гараже. Хранение мочевины — дело ответственное. Важно соблюдать не только строгий температурный режим в сугубо плюсовом диапазоне. Реагент активен, он способен взаимодействовать с чугуном, медью, алюминием и рядом других металлов. Для AdBlue противопоказан контакт с ГСМ, растворителями и прочей автохимией. А срок хранения — не более года.
- Значительная стоимость ремонта и обслуживания элементов системы.
- В России много подделок реагента AdBlue, среди которых сложно выявить оригинальный и безопасный продукт. От качества реагента зачастую зависит не только срок службы системы очистки в целом, но и здоровье самого двигателя.
- Высокие требования к качеству дизельного топлива. Пожалуй, основное противопоказание для систем SCR-нейтрализации в России.
