Азотное противоядие

Свидетелями того, как из-за необходимости соответствовать нормам по содержанию в выхлопных газах вредных веществ автомобили обзаводились новыми узлами и системами, мы становились неоднократно. С недавних пор в списке экологических новоприобретений появился еще и расходный материал, который заставит владельцев дизельных машин, заехавших на АЗС, пользоваться не одним, а двумя заправочными пистолетами.

Пока стандарты по токсичным выбросам разрабатывались с оглядкой на бензиновые двигатели, дизели чувствовали себя сравнительно вольготно, с легкостью отвечая требованиям по содержанию в выхлопных газах СО и углеводородов. Проблемы начались, когда экологи отделили мух от котлет и взялись за то, чем на самом деле небезопасен для окружающей среды дизельный выхлоп, — окислы азота и сажу.

Замкнутый круг

Высокая температура и колоссальное давление в цилиндрах. Именно они заставляют молекулы инертного азота, из которого в основном и состоит воздух, прикреплять к себе молекулы кислорода и превращаться в токсичные NOx. Уменьшить эмиссию окислов азота можно, если возвращать в цилиндры часть отработанных газов. Так, собственно, и работает система рециркуляции выхлопных газов EGR. Но возврат в цилиндры отработанных газов не способствует полному сгоранию топлива, а значит, содержание частиц сажи в выхлопе увеличивается.

Системы EGR были вполне эффективными во времена, когда действовали нормы Euro 3. Их потенциала еще хватает, чтобы дизели, правда, не без помощи сажевых фильтров, соответствовали действующим ныне требованиям Euro 4. Но что делать после 2009 года, когда вступит в силу стандарт Euro 5, требующий уменьшения выбросов окислов азота почти в 3 раза и одновременно сажи в 10 раз по сравнению с Euro 4, если система рециркуляции, как о том говорилось, снижая концентрацию окислов, увеличивает количество сажи? А там, глядишь, и Euro 6 подоспеет.

Дело пахнет…

Нет, не керосином. Палочкой-выручалочкой оказалось вещество, сфера применения которого до сих пор ограничивалась сельским хозяйством и изготовлением лекарственных и косметических препаратов. Мочевина или карбамид — называйте его как кому нравится. Производители препарата, благодаря которому «дизелистам» в будущем придется подходить к своим автомобилям с двумя заправочными пистолетами в руках, предлагают именовать его AdBlue. Этот реагент представляет собой водный раствор с концентрацией мочевины 31,8%-33,3%. Чтобы не влиять на долговечность каталитического нейтрализатора, обезвреживающего СО и углеводороды, AdBlue максимально очищен от металлосодержащих примесей.

По сути, AdBlue выполняет роль носителя аммиака, который, будучи впрыснутым в выпускной тракт, вступает в химическую реакцию с окислами азота, дающую на выходе из выхлопной трубы безвредные азот и водяной пар. При добавлении AdBlue в количестве 3-4% от объема израсходованного топлива содержание NOx в выхлопе уменьшается до уровня, соответствующего требованиям Euro 4, а доза в 5-7% позволит дизельному мотору удовлетворять грядущему Euro 5.

Сбоку новая припека

На количество сажи, а также содержание в выхлопных газах СО и углеводородов карбамид никакого влияния не оказывает. Возможно, поэтому технология добавления мочевины получила название Selective Catalytic Reduction (избирательная каталитическая нейтрализация), а за системой узлов, отвечающих за хранение, дозирование и подачу AdBlue в выхлопной коллектор, закрепилась аббревиатура SCR.

Внешне система SCR устроена просто. В автомобиле появляется дополнительный бак. Мочевину из него забирает насос, после чего жидкость под давлением подается в дозирующий модуль и далее — в форсунку, через которую распыляется в выхлопную систему. Разумеется, есть фильтр, но он завершает перечень основных узлов SCR. Однако такая простота только кажущаяся.

Чтобы определить потребное для конкретных режимов работы двигателя и условий движения автомобиля количество «голубой» присадки, управлять системой должна электроника. Причем блок управления SCR обязан быть связанным не только с электроникой двигателя, но еще и получать информацию, каким в действительности стала концентрация окислов азота в выхлопных газах после их обработки мочевиной, чтобы при необходимости корректировать подачу AdBlue. К тому же у самого жидкого карбамида имеются особенности, вынуждающие усложнять конструкцию системы.

Излишества нехорошие

Серьезный недостаток AdBlue заключается в том, что при означенной концентрации мочевины реагент превращается в лед при 11-12 град. мороза. Мало что ли владельцам дизельных машин проблем, которые зимой создает несоответствующее сезону топливо? При этом если топливный вопрос можно решить, обеспечив подогрев солярки в ключевых точках системы питания — топливозаборнике и фильтре, то во избежание замерзания системы SCR требуется нагревать и держать в тепле все ее узлы без исключения. Очевидно, что защищать от сильных морозов придется и заправочные колонки AdBlue на АЗС.

На защите от замерзания температурные проблемы мочевины не заканчиваются. При нагреве свыше 65 град. карбамидное противоядие становится малоэффективным. Значит, без электроники, управляющей подогревом не обойтись, а это требует усложнения программного обеспечения и появления в системе дополнительных датчиков, реле, клапанов.

А еще мочевине свойственно легко кристаллизоваться. Отложение кристаллов в распылителе и дозирующем модуле системы грозит им потерей работоспособности. Наконец, мочевина агрессивна, и это вынуждает изготавливать детали системы из устойчивых к коррозии материалов.

Примечательно, что более подробное знакомство с представленными конструкциями SCR показывает — у разработчиков еще нет надежных технических решений, обеспечивающих защиту компонентов системы как от кристаллизации и замерзания мочевины, так и от эксплуатационных ошибок. Нельзя же для условий нашей зимы всерьез воспринимать, например, встроенный в бак с AdBlue змеевик, подогреваемый жидкостью из системы охлаждения двигателя. Достаточно одной ночевки под открытым небом. Еще пример: разработчики рапортуют, что баки для мочевины конструктивно защищен от ошибочной заправки в него дизельного топлива. Это же говорится и о заправочных пистолетах. А ведь защищать надо совсем другой бак — топливный, потому что случайное попадание туда AdBlue сравнимо с добавлением воды в солярку. Поиски решений продолжаются, но до их окончания говорить об абсолютной надежности SCR не приходится.

Инфраструктурные проблемы

До вступления в силу норм Euro 5 еще есть время, однако серийное производство автомобилей, оборудованных системой SCR, уже началось. Инициатива принадлежит фирмам, занимающимся изготовлением грузовой техники — DAF, Iveco, Mercedes-Benz, Renault и Volvo. Но это не означает, что разработчики легковых автомобилей великодушно отдали освоение технологии SCR им на откуп. Система Bluetec, с которой Audi и легковое подразделение Mercedes-Benz настойчиво знакомят публику на всех автомобильных выставках, из той же области. Если эти компании не торопятся начинать серийный выпуск моделей, оснащенных системой впрыска мочевины, то только по причине недостаточного наличия заправок, торгующих реагентом AdBlue.

Производители грузовиков воспользовались льготами по налогообложению и оплате проезда по магистралям, предоставляемым экологически чистым автомобилям. Экономисты грузоперевозчиков быстро подсчитали, что эти льготы с лихвой покрывают увеличившиеся эксплуатационные расходы, и содержание машин, оснащенных SCR, было признано даже выгодным, по крайней мере до тех пор, пока льготы действуют. В результате и вопрос с отсутствием развитой сети снабжения AdBlue решился просто. Автопарки обеспечили самих себя контейнерными заправками, а дальнобойщикам, отправляющимся в регионы, где мочевиной «не пахнет», предлагается брать с собой 10-литровые канистры с AdBlue и по мере необходимости добавлять их в бак. Трудно представить, что подобное кто-то осмелился бы предложить владельцам престижных Audi и Mercedes-Benz.

А без AdBlue автомобиль не поедет. В угоду экологам предусмотрено, что при выработке жидкости из бака блок управления SCR передаст команду электронике двигателя ограничивать подачу топлива до тех пор, пока машина не остановится окончательно. И пробовать обмануть систему обычной водой бесполезно — на страже стоит датчик, контролирующий состав выхлопных газов после нейтрализации.

Вердикт «АБw»

В Германии литр AdBlue стоит 0,6-0,65 евро. Если легковой дизельный автомобиль расходует, например, 6 л топлива на 100 км, и за год проезжает минимум 20 тыс. км, то его владельцу придется ежегодно расставаться с 35-40 евро. Вроде бы немного, но разве деньги когда-нибудь бывают лишними? Что же в таком случае хорошего, кроме экологии, сулит AdBlue? Если разобраться — ничего. Позавидовать можно только производителям мочевины, для которых неожиданно открылся новый рынок сбыта.

Сергей БОЯРСКИХ

Газета «АВТОБИЗНЕС»

Метки: AdBlue EGR Euro 3 Euro 4 Euro 5 Euro 6 SCR Selective Catalytic Reduction

Похожие

Яндекс.Метрика