Мочевина для дизеля: что это?

Мочевина для дизельных силовых агрегатов представляет собой активный компонент, который принимает непосредственное участие в работе очищающих SCR-систем. Такие системы являются составным компонентом очищающего комплекса, который обеспечивает поддержание уровня токсичности отработавших газов дизельных двигателей в соответствии со стандартами Евро-4, Евро-5 и Евро-6.

Сама дизельная мочевина представляет собой жидкость-реагент, состоящий из деминерализованной воды и мочевины (водный раствор мочевины). Далее мы рассмотрим, зачем нужна и как работает мочевина в дизельных двигателях для очистки выхлопа.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое система EGR. Из этой статьи вы узнаете об устройстве и принципах работы системы рециркуляции отработавших газов.

Содержание статьи

• Дизельный мотор и экология
• Использование мочевины для очистки выхлопа
• Преимущества и недостатки дизельных нейтрализаторов с мочевиной

Дизельный мотор и экология

По мере развития технологий к двигателям внутреннего сгорания стали выдвигаться все более жесткие нормы и требования касательно вредности выхлопных газов. Установка каталитических нейтрализаторов на бензиновые ДВС позволила достаточно эффективно решить данную проблему. Более того, инженерам удалось выполнить поставленную задачу без существенных конструктивных изменений самого двигателя и его топливной аппаратуры.

Катализатор устанавливается в выхлопную систему.  Корпус такого каталитического нейтрализатора имеет двойные стенки, между которыми находится специальная жаропрочная оболочка. Также внутри катализатора имеются особые «соты», которые могут быть изготовлены из керамики или металла. Указанные соты покрывают небольшим слоем вещества, которое вступает в химическую реакцию с отработавшими газами.  Другими словами, активное вещество на сотах представляет собой катализатор, который превращает вредные соединения в выхлопе путем их окисления в углекислый газ, азот и воду.

Сегодня широко используются катализаторы, которые имеют в своей основе три компонента: платину, палладий и родий.  Платина и палладий нейтрализуют угарный газ и углеводороды, в то время как родий эффективно взаимодействует с окислами азота. К преимуществам таких каталитических нейтрализаторов относят эффективность работы, простоту их изготовления, а также долгий срок службы.

Что касается дизельных двигателей, в списке токсичных компонентов в составе их отработавших газов (в отличие от бензинового агрегата) присутствует сажа. Также в значительной мере отмечено наличие оксида азота. Образование большого количества сажи возникает по причине индивидуальных особенностей процесса смесеобразования в моторах на солярке.

Хорошо известно, что сажа является вредным канцерогеном, который может спровоцировать образование раковых клеток. Стоит отметить, что попытки снизить количество сажи в выхлопных газах дизеля приводят к значительному увеличению содержания оксида азота, а снижение выбросов оксида азота означает резкое увеличение количества сажи.  Другими словами, уменьшение содержания одного токсичного компонента приводит к закономерному увеличению другого. Данная особенность затрагивает различные режимы работы дизельного двигателя.

Для борьбы с сажей дизельные автомобили оснастили сажевыми фильтрами. Работают такие фильтры по принципу специального уловителя. Частицы сажи оседают на сетке фильтра. Когда сетка забивается, система управления двигателем активирует процесс дожигания сажи, реализуя таким образом регенерацию сажевого фильтра и нормализацию его пропускной способности.

Использование мочевины для очистки выхлопа

Ужесточение экологических норм и стандартов подтолкнуло автопроизводителей к созданию еще более совершенных систем, которые сегодня активно используются на дизельных ДВС. Такие решения позволили добиться снижения количества оксида азота.

Одной из наиболее распространенных схем очистки является технология Bluetec. В такой системе применен целый комплекс очищающих выхлоп элементов:

• сажевый фильтр;
• окислительный катализатор;
• жидкостная система для нейтрализации оксида азота;

Данное решение разработано и активно используется немецким автогигантом Mercedes-Benz на различных моделях коммерческих и легковых дизельных авто. Грузовики, оснащенные Bluetec, имеют отдельный бак, в который заливается активный реагент под названием AdВlue. Указанный реагент представляет собой раствор мочевины с водой (вода и аммиак). Специальное дозирующее устройство осуществляет автоматический впрыск раствора мочевины в выпускную систему дизельного авто, где происходит перемешивание отработавших газов и раствора мочевины для дизеля.

После смешивания мочевины с выхлопом указанная смесь попадает в нейтрализатор SCR (англ. selective catalytic reduction). Такой нейтрализатор отличается тем, что работает по избирательному принципу. Аммиак, который находится в составе мочевины для дизеля, вступает в реакцию с окислами азота под воздействием катализирующего слоя в нейтрализаторе и высокой температуры до 300 градусов по Цельсию. Результатом становится разложение окислов азота на азот и воду. Также в нейтрализаторе догорают и другие токсичные соединения. Похожая схема применяется и на легковых авто с указанной системой очистки.

Преимущества и недостатки дизельных нейтрализаторов с мочевиной

Периодический впрыск раствора мочевины в выпускной тракт является абсолютно безвредным для окружающей среды, так как мочевина представляет собой органический продукт. Система осуществляет самостоятельный подбор момента, скорости впрыска и количества подаваемой мочевины зависимо от режима работы ДВС, нагрузки на мотор и интенсивности образования выхлопных газов.

• Главным плюсом от использования такой очистки является экологичность двигателя без необходимости снижать его мощность. Выхлоп дизеля после очистки  становится водой, азотом и углекислым газом. Окислы азота в катализаторе превращаются в инертный газ, который не представляет угрозы.
• Также необходимо отметить полное соответствие нормам Евро и другим экостандартам в развитых странах, что означает свободное передвижение без штрафов и ограничений, а также снижение налогообложения.
• Что касается расхода реагента и цены на дизельную мочевину, то для легковых автомобилей требуется в среднем 100-150 мл. мочевины для дизеля на 100 километров пути. Получается, 10 литров реагента хватит на 10 тыс. км пробега.  Грузовики закономерно расходуют больше раствора, что будет напрямую зависеть от объема ДВС. Большегрузные автомобили могут использовать на «сотню» около 1.5 литров мочевины и более, позволяя пройти на 20-литровой канистре всего 1000-1500 км.
• Отметим, что канистра мочевины для дизеля обойдётся около 7-10 у.е. В продаже реагент представлен в виде готового раствора, который обычно фасуется в емкости по 20 литров. Мочевину для дизеля предлагают несколько компаний-производителей, доступен как искусственный продукт, так и органический.

Среди недостатков использования мочевины для дизеля стоит выделить дополнительные расходы на сам реагент, а также необходимость технического обслуживания аппаратуры, которая обеспечивает работу жидкостной системы очистки.

Еще одной особенностью является повышенная требовательность системы к качеству топлива, так как нейтрализаторы с впрыском мочевины предполагают нормальную работу только на низкосернистой солярке. Также необходимо отдельно учесть, что  раствор мочевины склонен замерзать при температурах около -12 градусов по Цельсию. С учетом данной особенности автомобили с подобными решениями можно без проблем эксплуатировать только в регионах с теплым и умеренным климатом.

Зачем дизельным двигателям система Bluetec — ДРАЙВ

• Новости
• Наши тест-драйвы
• Наши видео
• Поиск по сайту
• Полная версия сайта

• Acura
• Alfa Romeo
• Aston Martin
• Audi
• Bentley
• Bilenkin Classic Cars
• BMW
• Brilliance
• Cadillac
• Changan
• Chery
• Chevrolet
• Chrysler
• Citroen
• Daewoo
• Datsun
• Dodge
• Dongfeng
• DS
• Exeed
• FAW
• Ferrari
• FIAT
• Ford
• Foton
• GAC
• Geely
• Genesis
• Great Wall
• Haima
• Haval
• Hawtai
• Honda
• Hummer
• Hyundai
• Infiniti
• Isuzu
• JAC
• Jaguar
• Jeep
• Kia
• Lada
• Lamborghini
• Land Rover
• Lexus
• Lifan
• Maserati
• Mazda
• Mercedes-Benz
• MINI
• Mitsubishi
• Nissan
• Omoda
• Opel
• Peugeot
• Porsche
• Ravon
• Renault
• Rolls-Royce
• Saab
• SEAT
• Skoda
• Smart
• SsangYong
• Subaru
• Suzuki
• Tesla
• Toyota
• Volkswagen
• Volvo
• Zotye
• УАЗ

• Acura
• Alfa Romeo
• Aston Martin
• Audi
• Bentley
• BCC
• BMW
• Brilliance
• Cadillac
• Changan
• Chery
• Chevrolet
• Chrysler
• Citroen
• Daewoo
• Datsun
• Dodge
• Dongfeng
• DS
• Exeed
• FAW
• Ferrari
• FIAT
• Ford
• Foton
• GAC
• Geely
• Genesis
• Great Wall
• Haima
• Haval
• Hawtai
• Honda
• Hummer
• Hyundai
• Infiniti
• Isuzu
• JAC
• Jaguar
• Jeep
• Kia
• Lada
• Lamborghini
• Land Rover
• Lexus
• Lifan
• Maserati
• Mazda
• Mercedes-Benz
• MINI
• Mitsubishi
• Nissan
• Omoda
• Opel
• Peugeot
• Porsche
• Ravon
• Renault
• Rolls-Royce
• Saab
• SEAT
• Skoda
• Smart
• SsangYong
• Subaru
• Suzuki
• Tesla
• Toyota
• Volkswagen
• Volvo
• Zotye
• УАЗ

К каким только ухищрениям не прибегают разработчики, дабы увеличить экологичность своих автомобилей. Мудрят с солнечными батареями, электрическими и гибридными приводами, шаманят с водородными технологиями. Из этих разработок многие просочились на конвейер, а некоторые так и остались доживать свой век, будучи воплощёнными только в опытных образцах. А, между прочим, технология Bluetec, которую Mercedes-Benz применяет на своих дизельных автомобилях, хоть и не является революционной, но зато чистит отработавшие газы как надо.

Эффективность этой системы ставить под сомнение грех. Посудите сами, благодаря её применению инженерам без изменения конструктива двигателей, соответствующих нормам Евро-3, удалось с минимальными перенастройками топливной аппаратуры достичь уровня выбросов, которые по содержанию окислов азота с большим запасом укладываются в нормы Евро-5 и даже Евро-6. Так как же устроено это чудо техники?

Корпус каталитического нейтрализатора выполнен из двойных стенок с жаропрочной оболочкой между ними. Внутри корпуса находятся керамические или металлические «соты», покрытые тонким слоем химически активного вещества — катализатором. В результате работы катализирующего вещества токсичные соединения CO, CH и NO_x окисляются или восстанавливаются до углекислого газа СО₂, азота N₂ и воды Н₂О.

На многих современных машинах нынче трудятся трёхкомпонентные нейтрализаторы. Они относительно просты, не слишком дороги в производстве, обладают достаточной долговечностью и, надо сказать, весьма неплохо справляются со своей задачей. В таких катализаторах платина и палладий «воюют» с СО (угарный газ) и СН (углеводороды), а родий «борется» с NO (окислы азота). Если особо не вдаваться в подробности, то результатом работы «противогаза» является окисление или восстановление этих токсичных компонентов до углекислого газа СО₂, азота N₂ и воды. И если на бензиновых двигателях со зловредной «троицей» научились бороться весьма эффективно, то при очистке выхлопа дизельных моторов химики столкнулись с кое-какими проблемами.

На многие модели автомобилей ставятся двух- или даже трёхкомпонентные нейтрализаторы. Они, как правило, состоят из нескольких секций с различными каталитическими веществами — платиной, родием, палладием.

Всё бы ничего, да только особенности смесеобразования в дизеле таковы, что при его работе выделяются не только перечисленные вредоносные компоненты, но и, плюс ко всему, большое количество сажи, которая, кстати, является «провокатором» роста раковых клеток. И это ещё не всё! Особенность дизельных «движков» такова, что если уменьшить долю сажи в выхлопе, содержание NO_x, напротив, начнёт резко возрастать. И наоборот. Причём перевес в ту или иную сторону зависит не только от совершенства процесса смесеобразования, но и от режима работы.

«Соты» каталитического нейтрализатора.

Вот и получается, что для комплексной очистки дизельного выхлопа нужна куда более сложная система, состоящая из нескольких компонентов. И таких систем, надо сказать, было выпущено довольно много — с ними экспериментировали и Toyota, и Citroen, и Mitsubishi. Среди них есть весьма интересные экземпляры, но, к сожалению, по своей сложности они в большинстве случаев напоминают гидролизные установки нефтеперегонного завода. Они не только громоздки и тяжелы, но ещё и дороги до такой степени, что их использование в массовом производстве ставит под вопрос рентабельность.

Дизельные красавцы Аrtego, Actros и Axor выпускаются в различных вариантах и могут соответствовать как нормам Евро-4, так и нормам Евро-5.

Хотя, следует заметить, на сажу управу удалось найти относительно быстро и, главное, дёшево. Химики-инженеры создали специальные накопительные противосажевые фильтры, которые можно видеть сегодня на большом количестве современных дизелей. С СО и СН на этих моторах эффективно борются при помощи обычных окислительных катализаторов. А куда же девать NO_x? Ведь его количество при отдельных режимах работы дизеля может настолько увеличиться, что вписать его в нормы Евро-4 и, тем более, Евро-6 становится весьма проблематично.

13-метровый «междугородник» Mercedes-Benz Tourismo, который вышел в прошлом году, соответствует нормам Евро-4.

Ответ дали специалисты компании Mercedes со своей технологией Bluetec. Именно эта система очистки выхлопа, которая среди себе подобных оказалась наиболее простой и удачной, позволила «вписать» дизельные двигатели в перспективные сверхжёсткие нормы токсичности по всем статьям, в том числе и относительно окислов азота. Однако не все знают, что под «вывеской» Bluetec на автомобилях Mercedes и Chrysler применяется не один, а три подвида системы, отличающиеся весьма сильно. Впрочем, давайте обо всём по порядку.

Схема работы системы очистки выхлопа Bluetec на грузовиках Actros.

Первой в серию DaimlerChrysler вывел автомобили с системой, которая предполагала впрыск в выпускной тракт искусственной мочевины AdВlue. Опытные образцы с мочевинной технологией Bluetec концерн выпустил на дороги в 2002 году. На протяжении нескольких месяцев испытатели гоняли машины по дорогам Европы и Америки, прежде чем поняли, что система дееспособна и может применяться на серийных автомобилях. Уже в начале 2005 года серийные дизельные грузовики концерна оснащались такими системами. Потом технология потихоньку перекочевала на автобусы. А не так давно к ним присоединились и легковушки, например, внедорожник Mercedes-Benz GL или Mercedes E 320 CDI Bluetec.

А это не что иное, как дозирующее устройство, которое контролирует подачу мочевины AdBlue в выхлопную трубу грузового Actros.

Грузовой вариант Bluetec наиболее простой и работает следующим образом: специальный активный реагент AdВlue, который представляет собой водный раствор мочевины (вода + аммиак), при помощи специального дозатора подаётся в выпускной тракт и перемешивается с выхлопными газами.

Mercedes для заправки ёмкостей автомобиля мочевиной оснастил собственные центры обслуживания и некоторые заправочные станции специальными колонками.

Далее эта «адская» смесь попадает в специальный нейтрализатор SCR (Selective Catalytic Reduction) избирательного действия. Здесь аммиак из AdBlue под влиянием катализирующих веществ при температуре около 250–300°С вступает в химическую реакцию с окислами азота. В результате чего NO_x «разбирается» на безобидные азот и воду. Естественно, здесь дожигаются и остальные вредные компоненты.

А вот вариант, устанавливаемый на внедорожник Vision GL 320 Bluetec, более навороченный. Работает эта версия так: практически сразу после выпускного коллектора отработавшие газы попадают в окислительный катализатор, который совмещён с противосажевым фильтром. Кстати, ничего особенного этот совмещённый «очиститель» собой не представляет — большинство современных дизельных моторов оснащается именно такими. В нём платина и палладий «борются» с СО и СН, а фильтр задерживает, а потом окисляет твёрдые частицы углерода, то есть сажи.

Составные части системы нейтрализации с применением мочевины, устанавливаемые на легковые автомобили.

Так многоступенчатая система очистки выхлопа скомпонована на внедорожнике Mercedes-Benz Vision GL 320 Bluetec.

Затем полуочищенный выхлоп попадает в смесительную камеру выпускного тракта и смешивается с реагентом AdBlue. Заключительная стадия очистки проходит в избирательном катализаторе SCR точно так же, как на «грузовой» модификации системы. И только после такой многоступенчатой очистки выхлопные газы «отпускают на волю».

Vision GL 320 Bluetec (справа) показали во время Детройтского автосалона в 2006 году. Дизельная V-образная «шестёрка» CDI развивает 211 лошадей и 540 ньютон-метров крутящего момента. При этом уровень загрязняющих веществ мотора соответствует нормам Евро-4. Трёхтонная махина с этим «движком» расходует в смешанном режиме 9,4 литра дизельного топлива на сто километров.

Расход искусственной мочевины не так велик, как может показаться сначала — всего около 0,1 литра на 100 километров. Следовательно, 20-литрового бака с AdBlue, вполне хватает на пробег более 20 тысяч километров. А это значит, что запас можно пополнять каждый раз при выполнении планового ТО. С грузовиками ситуация аналогичная, только жидкости на километр пути, конечно же, уходит несколько больше.

Прототип с длинным названием Bluetec Jeep Grand Cherokee Engineering Concept с трёхлитровым дизелем CRD был представлен Крайслером на Детройтском автошоу в прошлом году. Насчёт серийного производства таких автомобилей американская компания пока помалкивает.

Есть, разумеется, у «жидкостной» Bluetec и недостатки. И речь не только о цене — система крайне прихотлива к качеству топлива и способна нормально работать только на солярке с минимальным содержанием серы. Кроме того, такая система доставляет лишние хлопоты при обслуживании. Есть и ещё одна трудность — раствор AdВlue замерзает уже при минус 11,5°С.

На Mercedes GL 320 Bluetec, а также Bluetec Jeep Grand Cherokee Engineering Concept и других легковушках с мочевинной технологией бак с реагентом ушёл в подполье.

Поэтому сверхчистые дизели, работающие с реагентом AdBlue, актуальны в регионах, где минимальная температура не опускается ниже минус 5–8°С. То есть в относительно тёплых европейских странах или южных штатах Америки. К примеру, в озабоченной проблемами экологии Калифорнии.

Mercedes-Benz Vision C 220 Bluetec немцы представили миру весной 2007 года, буквально за неделю до Женевского автосалона. Мотор этого седана «коптит» настолько чисто, что удовлетворяет требованиям Евро-6, которые вступят в силу только в 2015 году.

Зная об этих недостатках, Mercedes в своё время озадачился разработкой системы без использования мочевины. Так родился ещё один вариант, который, кстати, уже применяется на седанах и универсалах Mercedes E 320 CDI Bluetec. Здесь разработчики пошли по иному пути — при помощи электроники они несколько изменили характер впрыска на всех режимах. И решили подвергнуть выхлопные газы четырёхступенчатой очистке, без применения жидкого реагента.

А так устроена четырёхступенчатая система очистки газов без использования мочевины (Mercedes E 320 CDI Bluetec).

Система эта состоит из платинового окислительного каталитического нейтрализатора, противосажевого фильтра и двух SCR-катализаторов, которые «сражаются» исключительно с окислами азота. С такой четырёхступенчатой очисткой автомобили продаются исключительно на территории США и позволяют дотянуть состав окислов азота в выхлопе до строжайших калифорнийских стандартов. Кстати, принятые в штате Шварценеггера нормы по концентрации окислов азота NO_x примерно соответствуют уровню Евро-5.

А это, собственно, рентген Mercedes E 320 CDI Bluetec с системой, в которой применена последовательная четырёхступенчатая очистка выхлопа без использования мочевины. Судьба этого Мерса весьма забавна, ведь изначально автомобиль запретили продавать на территории Калифорнии из-за несоответствия экологическим нормам. Однако, немного поработав над ошибками, немцы всё-таки прорвались на автомобильный рынок южного штата.

В будущем технологии Bluetec сейчас сомнений уже нет. Но пока что лидером по выпуску таких машин является Mercedes-Benz. Кстати, в консорциум Bluetec некогда входил ещё и Volkswagen, но позже концерн почему-то решил отказаться идти в ногу со своими коллегами. Тем не менее продажи машин с Bluetec только начинаются, и не факт, что остальные производители в перспективе не будут делать что-то подобное. Правда, к России всё это пока, как обычно, не относится — с нашим-то качеством солярки…

В этом году во Франкфурте Mercedes представил S-400 Bluetec Hybrid. Интересна разработка тем, что в ней воедино соединены две экотехнологии: гибридный привод и многоступенчатая система очистки выхлопа с применением реагента AdBlue. Старания инженеров привели к тому, что автомобиль с запасом укладывается в нормы Евро-6. Скажем по секрету, инженеры из Штутгарта к 2009 году готовятся выпустить в серию ML 450 Hybrid и E300 Bluetec Hybrid.

Кстати, Scania и MAN готовят мерседесовской технологии довольно сильную альтернативу. Они пообещали представить V-образную дизельную «восьмёрку» с технологией EGR, которая будет соответствовать Евро-5 уже в 2008 году. «Шестигоршковые» дизели с «пятым Евро» у них уже есть. Правда, надо заметить, что Scania и MAN делают упор не на SCR-технологии (как в Bluetec), а на более точное управление фазированным впрыском и каталитическую систему очистки с рециркуляцией (возвратом обратно в камеру сгорания) отработавших газов.

Комментарии 

Поделиться

Лайкнуть

Твитнуть

Отправить

© 2005–2022 ООО «Драйв», свидетельство о регистрации СМИ №ФС77-69924   16+

Полная версия сайта

20 фактов, которые необходимо знать о жидкости для выхлопных газов дизельных двигателей (DEF)

Агентство по охране окружающей среды было создано в соответствии с Законом о чистом воздухе 1970 года. В течение 46 лет Агентство по охране окружающей среды постоянно развивало и принимало законы для удовлетворения экологических потребностей. этой страны. В течение многих лет владельцы легких пикапов грузоподъемностью в три четверти и одной тонны не устанавливали на свои автомобили дополнительное противодымное оборудование. Все это изменилось в 2008 году, когда Агентство по охране окружающей среды потребовало использования сажевых фильтров на всех грузовиках грузоподъемностью три четверти тонны и более, а также обязательных испытаний на смог каждые два года, которые включали визуальный осмотр автомобиля, чтобы убедиться, что детали DPF все еще на месте. грузовик. В 2010 году правила ужесточились.

Многие думали, что эра большой мощности и крутящего момента закончилась, и поклялись никогда больше не покупать новый грузовик. Однако произошло нечто впечатляющее, и произошло совершенно противоположное. Оказывается, американцы действительно приспосабливаются и преодолевают. Каждый из производителей нашел способ снизить уровень выбросов NOx, одновременно увеличивая мощность и крутящий момент, чем когда-либо прежде. Инновации — это хлеб из борьбы.

Инженерный прорыв произошел благодаря использованию селективного каталитического восстановления. В подавляющем большинстве этих систем используется дизельная выхлопная жидкость (смесь мочевины и деионизированной воды), распыляемая в выхлопную систему для расщепления образующихся NOx на безвредные молекулы азота и воды. Поскольку DEF (жидкость для дизельных выхлопных газов) вводится в выхлопные газы, что также называется технологией последующей обработки, производитель может создавать столько мощности, сколько хочет. DEF хранится в отдельном изолированном резервуаре с подогревом, который помечен синей крышкой заливной горловины.

Тем не менее есть две фракции дизельных парней; те, кто принял изменения EPA, и те, кто по-прежнему категорически против любых правил, несмотря на работу над технологическими достижениями. Для тех, кто не желает принимать изменения, произошел переход на старые подержанные дизельные двигатели или модернизированные дизельные двигатели, которые были унаследованы от прошлого. Цель этой статьи — рассмотреть неопровержимые факты о DEF и научить население принимать более разумные решения для операторов дизельных двигателей. .

1. Что такое жидкость для выхлопных газов дизельных двигателей (DEF)?

С чисто химической точки зрения DEF представляет собой смесь 67,5% деионизированной воды и 32,5% мочевины. Мочевина представляет собой соединение азота, которое при нагревании превращается в аммиак и используется в различных отраслях промышленности. Технически мочевину получают из побочного продукта мочи, но для целей массового производства ее производят синтетическим путем. Большинство продуктов DEF регулируются Американским институтом нефти. Давайте взглянем на науку, лежащую в основе DEF при смешивании с выхлопными газами. Химически DEF состоит из (Nh3)2CO; а при впрыскивании в горячий выхлопной газ вода испаряется, оставляя аммиак и изоциановую кислоту.

ШАГ 1: DEF Превращается в аммиак и изоциановую кислоту: (Nh3)2CO → Nh4 + HNCO Nh4 в целом: (Nh3)2CO + h3O → 2Nh4 + CO2

ШАГ 3: В этот момент во время химической реакции аммиак в присутствии кислорода и катализатора восстановит оксиды азота:
2NO + 2Nh4 + ½O2 -> 2N2 + 3h3O и 3NO2 + 4Nh4 -> 7/2N2 + 6h3O

ЭТАП 4: Общее восстановление NOx мочевиной составляет:
2(Nh3)2CO + 4NO + O2 → 4N2 + 4h3O + 2CO2 и 2(Nh3) 2CO + 3NO2 -> 7/2N2 + 4h3O + 2CO2

2. Как часто вам нужно заправлять бак DEF?

Этот вопрос конкретно зависит от миль на галлон и использования рассматриваемого дизельного грузовика. Независимо от того, насколько тяжела нагрузка, по словам производителя оригинального оборудования, типичный легкий грузовик средней грузоподъемности будет потреблять 2-3 галлона DEF на 800 миль. Тем не менее, большинство новых грузовиков со средним расходом топлива в милях на галлон более 20 миль на галлон проедут примерно 8 000–10 000 миль на полном баке (10 галлонов) DPF. Каждый грузовик уникален, например, на Dodge Ram есть датчик, точно показывающий, сколько DEF осталось в баке, у GM есть цифровой показатель, а у Ford есть простой индикатор низкого уровня DEF.

Топливные модели для средних и тяжелых условий эксплуатации различаются, но, согласно данным Cummins Filtration, потребление DEF будет составлять приблизительно 2 % от потребляемого топлива. На каждые 50 галлонов сожженного дизельного топлива вы будете использовать 1 галлон DEF. Вот некоторые прогнозы потребления для средних и тяжелых условий эксплуатации, сделанные нашими друзьями из Cummins Filtration:

3. Где можно купить DEF?

Не обманывайте себя, думая, что DEF можно купить где угодно. DEF в основном продается на стоянках для грузовиков в больших кувшинах, содержащих несколько галлонов этого вещества. На некоторых заправках есть DEF, но не рассчитывайте на него, если вы в беде. Важно понимать, что если вы не заполните пустой бак DEF, двигатель автоматически остановится. Вы не хотите застрять где-нибудь с пустым баком DEF, потому что он не везде продается. Обычные места, где можно купить DEF, включают TravelCenters of America, Walmart, Target, Love’s Travel Shop, SAPP Brothers, Flying J Truck Stops, Petro Stopping Centers и Pilot Travel Centers, O’Reilly’s, NAPA и Advanced Auto. Здесь мы также составили список самых популярных производителей DEF.

4. Каковы преимущества и недостатки грузовика DEF?

У DEF очень мало недостатков, так как это довольно простая процедура. Однако, когда дело доходит до дизельного сажевого фильтра (DPF) и селективной каталитической нейтрализации (SCR), может возникнуть много проблем с техническим обслуживанием и ремонтом, поскольку они склонны к засорению. Эти системы имеют сложную конструкцию, и простой забитый фильтр может вызвать перепады давления и температуры, которые могут повлиять на работу двигателя в целом.

Единственными недостатками DEF являются дополнительные первоначальные затраты на грузовик, увеличенный номинальный вес и некоторое дополнительное пространство для хранения дополнительного галлона жидкости. Плюсы — лучшая экономия топлива, увеличенная мощность, более оптимизированное сгорание, меньше проблем с регенерацией, меньший износ двигателя, и, кроме того, он выделяет в воздух только азот и водяной пар.

5. Является ли производство выбросов действительно важной проблемой?

Важно это или нет, на самом деле не обсуждается, учитывая, что все легко-средние дизельные двигатели 2008 года и выше должны соответствовать требованиям EPA. NOx обвиняют в смоге, увеличении выбросов парниковых газов и кислотных дождях. DEF как часть системы селективного каталитического восстановления (SCR) превращает NOx в чистый азот и водяной пар. Изменение климата — это жаркая дискуссия, но мы все можем согласиться с тем, что выброс большего количества газов любого рода в окружающую среду — это не то, чего нам нужно больше.

6. Снизит ли DEF расход топлива?

Вполне естественно думать, что любые изменения в дизельном двигателе, вызванные EPA, обязательно плохие, однако это совсем наоборот. Крупные производители дизельных двигателей обнаружили, что они могут точно настроить двигатель так, как сочтут нужным, а затем позволить SRC и DEF удалить твердые частицы. Двигатели создаются в первую очередь с учетом производительности, а затем SRC, DPF и DEF удаляют то, что необходимо, как запоздалую мысль. Производители обнаружили, что двигатели, использующие технологию SCR, часто расходуют меньше топлива по сравнению с другими внутренними системами снижения смога. Топливо, смешанное с SCR, находит дополнительный источник элементов для сжигания. Расход топлива может быть увеличен на 5-7%

7. Использовалась ли ранее эта новая технология DEF?

Технология DEF десятилетиями использовалась в стране в сельском хозяйстве, промышленности и крупномасштабном производстве электроэнергии. Концепция везде одинакова: мочевина, смешанная с теплом, образует аммиак, который вызывает химическую реакцию, снижающую выбросы NOx на 70–95%. На самом деле 90% производимой мочевины используется как азотное удобрение. Важно отметить, что автомобильная мочевина имеет гораздо более высокую степень чистоты, чем мочевина для удобрений. Если в автомобильных двигателях используется удобрительная мочевина более низкого качества, вы рискуете разрушить SCR и, возможно, повредить двигатель. Это может даже привести к тому, что датчики ECM неправильно выведут предупреждение о пустом баке DEF.

8. Испаряется ли DEF после периода неиспользования?

Ответ и да и нет. Температура, при которой DEF соединяется с выхлопом NOx прямо из головки блока цилиндров при широко открытых клапанах, составляет 1400-1600 F. Химическая реакция происходит при гораздо более высоких температурах, чем в жаркий солнечный день. Например, потребуется более двух лет при постоянной температуре 125 градусов по Фаренгейту, чтобы DPF превратился в аммиак и испарился. Однако при любой температуре выше 86 F вы рискуете немного испариться из-за того, что DEF почти на 2/3 состоит из воды. Вам не нужно беспокоиться о том, что галлон или два вещества испортятся или испарятся из-за неиспользования, если только вы не подвергаетесь постоянному жаркому климату.

9. Является ли DEF токсичным и вредным химическим веществом?

Активный ингредиент DEF, мочевина, был химически синтезирован с 1828 года первым немецким ученым Фридрихом Вёлером после обработки цианата серебра хлоридом аммония. Мочевина была впервые обнаружена в моче голландским химиком Германом Бурхаве в 1727 году. Мочевина в основном используется в качестве удобрений для сельского хозяйства, но также используется в химической промышленности, взрывчатых веществах, лосьонах, кремах для кожи, средствах для удаления волос, пластмассах, мыле для посуды и топливных элементах. Мочевина и, следовательно, DEF не слишком токсичны для человека. Мочевина может раздражать глаза, кожу и дыхательные пути, но не опасна для жизни. Высокие концентрации в крови могут быть опасны для человека, однако прием низких концентраций мочевины при адекватном потреблении воды не опасен. В природе мочевина может вызывать бум водорослей, которые при разложении выше точки нагрева или плавления могут образовывать токсичные газы. Смешивание с некоторыми окислителями, хлоридами, нитритами может вызвать пожар или даже взрыв.

10. Что произойдет с двигателем, если бак DEF пуст?

Теперь EPA требует от всех производителей дизельных двигателей интегрировать некоторую многоуровневую систему предупреждения (внутренние датчики на приборной панели), чтобы водитель точно знал, насколько близок к опорожнению бак DEF. Если вы проигнорируете предупреждение DEF, грузовик перестанет работать. Некоторые производители дизельных двигателей позволяют двигателю переходить в режим пониженной мощности, чтобы грузовик мог «прихрамывать домой», или ограничивают количество проворачиваний двигателя. В какой-то момент дизельный двигатель не заводится. Обращайтесь с баком DEF так же, как с топливным баком; вы же не хотите оказаться где-то в затруднительном положении из-за того, что не заправили бак DEF.

11. Имеет ли DEF низкую температуру замерзания?

Стандартный 32,5% раствор DEF начнет кристаллизоваться и замерзать при 12 F. Мочевина и вода в DEF при смешивании замерзают с одинаковой скоростью. Это выгодно для пользователя, поскольку при оттаивании жидкости раствор DEF не становится разбавленным или слишком концентрированным. Циклы замораживания и оттаивания не влияют на качество продукта. DEF расширяется при замораживании на 6,5–7% по объему. Упаковка позволяет сделать запас на периоды заморозки.

12. Как лучше всего предотвратить замерзание DEF?

Совершенно безопасно хранить в автомобиле галлон или два DEF, однако это не рекомендуется. DEF начнет разлагаться при температуре 86 F. Очень легко забыть о DEF, который находится в кузове вашего грузовика, а учитывая длительный период жарких дней, жидкость может стать нестабильной и разлагаться, но с очень минимальной скоростью. Разбавленный DEF без смеси 32,5% мочевины может повредить DEF и SCR, но такие случаи редки. Следовательно, DEF замерзнет в баке DEF в очень холодные дни при температуре ниже 12 F. Это совершенно нормально и не повредит двигателю. Системы SCR предназначены для подачи тепла в резервуар DEF, который быстро оттаивает резервуар и поддерживающие линии подачи.

13. Можно ли добавить раствор антифриза в смесь DEF, чтобы она не замерзла?

DEF представляет собой очень специфическую формулу 32,5% мочевины и воды, однако раствор содержит другие соединения в незначительных количествах для стабилизации продукта. Добавка к смеси нарушила бы очень точный химический состав и, таким образом, уменьшила бы свойства по уменьшению NOx. Дальнейшее смешивание смеси DEF поставит под угрозу его способность работать должным образом и нанесет вред системе SCR.

14. Сколько весит DEF и не нагружает ли он меня?

DEF весит около 9 фунтов на галлон. Типичный грузовик легкой/средней грузоподъемности будет иметь бак примерно на 3-5 галлонов.

15. Как регулируется производство DEF и можно ли сделать его самостоятельно?

Непосредственному потребителю не рекомендуется производить DEF самостоятельно. DEF строго регулируется и имеет четкие требования по поддержанию химической чистоты и содержит ингредиенты, которые имеют решающее значение для работы в сочетании с системой SCR. Компании Caterpillar, Cummins, Detroit Diesel и другие требуют, чтобы DEF использовался с системами SCR и отвечал всем рекомендациям ISO и требованиям API. Сертификация API является полностью добровольной программой, установленной Американским институтом нефти (API), которая подтверждает химическую чистоту DEF и соответствие производителей спецификациям ISO. Все основные марки DEF, представленные на потребительском рынке, соответствуют требованиям API.

16. Каков срок годности DEF?

Если DEF хранится при температуре окружающей среды 75 F без существенных периодов воздействия тепла выше 86 F, срок хранения партии DEF составляет примерно два года. Если упаковка DEF подвергается периодическому нагреву, жидкости хватит приблизительно на один год.

17. Кто является крупнейшим производителем жидкости DEF?

Существует множество производителей жидкости DEF. Сайт Oilman Truck Tanks составил список из 13 основных производителей. DEF можно найти на большинстве крупных стоянок для грузовиков, в магазинах автозапчастей и магазинах шаговой доступности по цене примерно 2–3 доллара за галлон.

18. Как определить возраст контейнера с DEF?

На каждой упаковке DEF есть дата производителя, указанная где-то на изделии. Скорее всего он находится на лицевой стороне упаковки ближе к низу. Этот код даты покажет точную дату производства партии и, следовательно, возраст бутылки DEF. Контейнеры емкостью один галлон имеют лазерный код, отпечатанный на бутылке. Резервуары большего размера на 2-5 галлонов обычно имеют небольшой код даты, отпечатанный на этикетке продукта. Большие бочки с жидкостью DEF (более 55 галлонов) и контейнеры (275–355 галлонов) будут иметь этикетку большего размера, прикрепленную к боковой или верхней части бочки. Чтение кода производителя может быть немного сложным, и каждый из них немного отличается. Обычно первая цифра кода даты представляет номер партии, а следующие 6 цифр отражают дату, когда партия была заполнена на заводе.

19. Как отличить заправочный насос DEF от заправочного насоса? дизельный топливный насос?

Принят ряд мер для предотвращения перекачки дизельного топлива в бак DEF и наоборот. «Зеленый» — международный цвет заправочных станций и насосных станций. «Синий» был выбран в качестве предпочтительного цвета для обозначения жидкости DEF. Стандартный диаметр сопла 19 мм предназначен для дозирования DEF; стандартный дизельный топливный жиклер 22 мм. Крышка топливного бака почти на всех грузовиках также должна быть «ярко синего цвета» в качестве последней визуальной меры, предотвращающей попадание дизельного топлива в бак DEF.

20. Что делать, если я случайно залил дизельное топливо в DEF?

Во-первых, не паникуйте. Во-вторых, ни в коем случае не запускайте двигатель. Простой слив дизельного топлива в ДЭФ и наоборот (ДЭФ в топливный бак) не нанесет вреда вашему двигателю, если вы не запустите двигатель. SCR должен распознать, что в баке есть раствор, отличный от DEF, и уведомить водителя через показания ECM на приборной панели. Также важно не двигать транспортное средство. Движение автомобиля может привести к попаданию топлива в трубопроводы и систему SCR. Лучше всего сливать бак, когда автомобиль находится в исходном положении. Если двигатель будет запущен даже на короткое время, дизельное топливо разрушит катализатор SCR, замена которого очень дорога и не будет гарантийного срока. Если DEF попадет в топливную систему и распространится по всему двигателю, это в конечном итоге приведет к выходу из строя дизельного двигателя. Линии топливной системы несовместимы с DEF и со временем подвергаются медленной коррозии.

Метки для этой статьи

дизельный выхлоп

Категории товаров

Uncategorized,

Что такое жидкость для выхлопных газов дизельных двигателей и почему она важна как никогда?

Любители дизельных грузовиков, дальнобойщики и особенно менеджеры автопарков вместе пережили момент «Цыпленка» еще в 2010 году, когда Агентство по охране окружающей среды (EPA) обязало использовать селективную каталитическую очистку в дизельных двигателях.

Почему? Потому что то, что заставляет SCR творить чудеса, — это расходуемая жидкость, называемая жидкостью для выхлопных газов дизельных двигателей, и владельцам дизельных автомобилей приходилось добавлять ее в свои автомобили. Никто не любит платить больше денег за что-то неудобное.

Реальность DEF и SCR оказалась не такой уж плохой — как только производители двигателей задумались об использовании и обеспечении надежности двигателей — и, в конце концов, несмотря на добавленную стоимость самой жидкости, значительно снизилась Выбросы сделали хлопоты по доливке дополнительного бака жидкости время от времени стоящим того.

Итак, как именно работает SCR и какую роль в этом играет DEF? Мы объясним.

Во-первых, селективное восстановление с помощью катализатора не является новой технологией, несмотря на то, что оно было одобрено Агентством по охране окружающей среды только в последнее десятилетие или около того. Он существует уже почти полвека и впервые был использован в электроэнергетике для снижения содержания оксидов азота на угольных электростанциях.

Вам нужно помнить об оксидах азота, потому что именно эти соединения — монооксид азота и диоксид азота — являются большими проблемами при сгорании дизельного топлива, и именно они доставили Volkswagen и их компании столько проблем. .

Enlarge Image

Заправить DEF так же просто, как открыть крышку и налить в кувшин, но вы будете делать это гораздо реже, чем заправляете топливный бак.

Альянс фотографий / Getty Images

Таким образом, в автомобиле, оснащенном SCR, выхлопные газы двигателя сначала направляются через сажевый фильтр, чтобы уловить всю сажу и пепел, образующиеся при сжигании относительно нечистого топлива. Это заботится об аспекте «катящегося угля» старых дизельных двигателей, который сделал их относительно непопулярными в США в 1960-х, 70-х и 80-х годах.

От сажевого фильтра выхлопные газы проходят мимо форсунки, которая впрыскивает дизельную выхлопную жидкость в поток газов. DEF производится из деионизированной воды и очень чистой формы мочевины. Да, мочевина содержится в моче — перестаньте хихикать, пожалуйста, — но это очищенная форма соединения, которая в основном используется в сельском хозяйстве в качестве компонента удобрений.

Горячие выхлопные газы и DEF затем поступают в каталитический нейтрализатор, где мочевина из DEF и выхлопных газов вступают в реакцию с различными металлическими соединениями, превращая диоксид и монооксид азота в азот и воду. Азот является основным компонентом воздуха, которым мы дышим, и безвреден для окружающей среды. Вода, она и есть вода.

Очевидно, что это очень упрощенная версия работы SCR, но она мало чем отличается от того, как работает каталитический нейтрализатор вашего бензинового автомобиля, если не считать дополнительной стадии впрыска мочевины в поток выхлопных газов. Большинство современных дизельных двигателей используют SCR в сочетании с рециркуляцией выхлопных газов и сажевым фильтром (DPF) для снижения выбросов.

Рециркуляция отработавших газов или EGR — это распространенный процесс, который используется почти во всех современных двигателях с ДВС для уменьшения количества несгоревшего топлива в выхлопных газах автомобиля. Недостатком системы рециркуляции отработавших газов является то, что она может негативно повлиять на производительность автомобиля и экономию топлива, а также добавляет еще одну сложную систему к и без того сложной машине.

В ответ на недостатки системы рециркуляции отработавших газов некоторые компании удаляют эту систему со своих двигателей и используют немного больше DEF для очистки выхлопных газов, тем самым достигая аналогичных результатов без ущерба для производительности и экономичности.

Звучит неплохо, правда? Что ж, не все уверены, что SCR и DEF — это хорошо. Я имею в виду, вам, вероятно, придется заполнять его все время, верно? И это дорого, да? Неа. Типичный бак DEF нужно будет заправлять примерно каждый раз, когда вы меняете масло. Это в основном вода, так что это не сломит банк. Упаковка BlueDEF объемом 2,5 галлона (в отличие от того, что может продать ваш дилер) обойдется вам значительно меньше 20 долларов.

Понимание этой все более заметной системы контроля выбросов становится все более и более важным, поскольку американские производители грузовиков начинают предлагать больше дизельных моделей в сегментах, где традиционно преобладает бензин.

Каждая из «Большой тройки» либо уже предлагает, либо планирует предложить дизельный двигатель меньшего рабочего объема для легких полутонных грузовиков. У Ford был V6 PowerStroke (сейчас, к сожалению, снят с производства), у GM – рядная шестерка Duramax, а у Ram – потрясающий 3,0-литровый EcoDiesel V6. Все они будут оснащены баками DEF и системами SCR.

Где DEF действительно становится критическим, так это в больших дизельных двигателях. Мы не имеем в виду ваш Cummins 6BT, мы говорим о полуприцепах класса 8. Эти автомобили проезжают миллионы миль за свой срок службы, а их массивные дизельные двигатели за это время расходуют много топлива. Как вы можете себе представить, эти автомобили проходят через большое количество DEF, поэтому на стоянках для грузовиков DEF продается на заправках.

2021 Jeep Gladiator EcoDiesel выходит на пыльные трассы

+13 еще
Посмотреть все фото
Технология

SCR также приходит в мир судового дизеля. Международная морская организация (IMO) впервые ввела требования, ограничивающие количество выбросов NOx в 2000 году, и с тех пор ужесточает эти правила. Поскольку некоторые судовые дизельные двигатели легко достигают размеров дома, их способность к загрязнению огромна, поэтому, опять же, SCR и DEF имеют большое значение для очистки этих транспортных средств.

«SCR — это технология, которая существует прямо сейчас и используется во всем мире для повышения эффективности использования топлива и сокращения выбросов NOx», — сказал в интервью Чарльз Калверхаус, генеральный директор Old World Industries, производителя автомобильных химикатов BlueDEF и Peak. с роуд-шоу. «DEF работает и производится из общедоступных ингредиентов, которые уже производятся в огромных количествах для сельскохозяйственной промышленности. Инфраструктура уже создана».

Это важно помнить. В ближайшее время мир не собирается отказываться от дизеля. Мы зависим от транспортных средств с дизельным двигателем — будь то грузовики, поезда или лодки — для перевозки наших товаров и нас самих по всему миру. В то время как традиционное дизельное топливо не может быть хорошим долгосрочным решением для планеты, технология SCR и появление более экономичного биотоплива означают, что, пока мы не будем готовы полностью отказаться от внутреннего сгорания, мы будем поддерживать относительную чистоту.