Экологические требования к двигателям поэтапно повышаются. Дизели уже не могут обойтись без систем нейтрализации выхлопных газов. BlueTec от компании «Даймлер» – один из самых передовых вариантов такой системы.
История
Для «подгонки» под прежние экостандарты разработчики дизельных моторов повышали качество смесеобразования. Теперь этот путь достиг своего технологического предела. Системы электронного управления впрыском (КоммонРэйл) также модернизировать некуда. Поэтому дальнейшее снижение токсичности выхлопных газов взяли на себя не мотористы, а химики.
Разработок в начале 2000-х было много, у всех ведущих автопроизводителей. Однако, в большинстве случаев, система получалась слишком сложной и дорогой. Не для массового производства. Одним из прорывных решений в данном направлении стала технология BlueTec Mercedes. Её компания «Даймлер» впервые представила в 2006 году. На легковых машинах «Мерседес» классов Е и GL.
С 2010 года технология применяется также на микроавтобусах и фургонах «Мерседес Спринтер». Всего же она была успешно внедрена на 14 моделей автомобилей компании.
Принцип работы
Главный элемент системы – каталитический нейтрализатор (SCR). У него двойные стенки; между ними – жаропрочная оболочка. Внутри – сеточки из металла или керамики, с нанесённым на них слоем химреагента. Он окисляет токсичные газы, содержащиеся в выхлопе (С0, N0x, СН). Эта химическая реакция преобразует их в N2 – азот, С02 – углекислый газ и Н20 – воду.
Реагент, используемый в Mercedes BlueTec – это раствор AdВlue. Он на 67,5% состоит из воды и на 32,5% – из технической мочевины. Это не то же самое, что мочевина карбамид, которую используют как удобрение. Основным её компонентом является аммиак. AdВlue заливается в отдельный бачок и подаётся в выпускной тракт мелкими дозами.
Необычно выглядят две заливных горловины под лючком: для дизтоплива и для реагента.
Не менее необычны и действия автомобиля, если AdВlue закончится. Тогда глушить мотор нельзя, иначе он больше не заведётся. Но это маловероятно. Расход синтетической мочевины не превышает 100 гр. на 100 км пути. То есть, 20-литрового бака AdBlue хватает более чем на 20 тысяч километров.
Однако система Блютек на Мерседесе – это не только SCR, а модульная концепция. Она включает в себя ещё и сажевый фильтр, и систему N0x –абсорберов (DeN0x ). Поэтапно происходит такая комплексная очистка выхлопных газов:
- окислительные фильтры снижают содержание СO и НС в выхлопе;
- абсорберы DeN0x удаляют оксиды азота;
- сажа изымается специальным фильтром, и её частицы сжигаются;
- каталитический нейтрализатор SСR превращает «уцелевшие» оксиды азота в азот, углекислый газ, воду.
Разумеется, есть у этой передовой системы и некоторые недостатки. Дело не только в её стоимости. Она «любит» солярку только хорошего качества, очищенную от серы. Пока что не предназначена Мерседес Блютек и для регионов с суровым климатом. Реагент АдБлю замерзает уже при морозе более 12 градусов. Поэтому ведутся разработки новой системы Bluetec. В ней выброс будет также очищаться в четыре этапа. Но без водного раствора мочевины.
Для того, чтобы обеспечить европейские нормы выхлопа под Евро 5, на Мерседесе выхлоп смешивается с мочевиной, которую заливают каждые 10 тысяч километров по 10-19 литров в зависимости от пробега.
Приколько смотрятся две горловины под лючком!
Не менее прикольны и действия машины при окончании этой мочевины. Если она закончится, то машина, если ее заглушишь после предупреждения, больше и не заведется. Надо только на эвакуатор и в сервис программировать по-новому.
Вот такая цена экологии!
Вот что пишет про эту жидкость журнал "За рулем":
AdBlue – это раствор технически чистой мочевины (32,5%) в деминерализованной воде (67,5%). Он применяется в качестве добавочной рабочей жидкости в дизелях, использующих технологию селективной каталитической нейтрализации SCR. Эта технология подразумевает дозированный впрыск AdBlue в поток отработавших газов в присутствии катализатора – при этом происходит реакция превращения оксидов азота в безвредные азот и воду. Использование AdBlue позволяет дизельным моторам достигать уровня требований экологических нормативов Евро‑4, – 5 и -6.
AdBlue не стоит путать с обычной мочевиной. Мочевина, она же карбамид, – это азотное удобрение, добавка к кормам жвачных животных, компонент отдельных лекарств и т. п. Технологии приготовления этих продуктов сильно различаются, а любые доморощенные технологии неизбежно перерастут в дорогостоящий ремонт.
Примерный расход AdBlue составляет 3–6% расхода топлива.
Интересно еще, что менеджеры мерседеса уже не реагируют на остроты клиентов по этому поводу.
Почти все спрашивают их, а что, если туда залить свою мочевину и дырка удобно расположена?
На это уставшие менеджеры спокойно уже и монотонно отвечают, что у жидкости, заливаемой в бачек, немного другая формула…
Вот такая экология!
Система "BLUETEC" Мерседес – Бенц. Как она работает
BLUETEC – это система концерна Мерседес-Бенц, применяемая на их «чистых» дизельных автомобилях.
Проведем техническую экскурсию по системе BLUETEC от двигателя до выхлопной трубы.
СИСТЕМА ВПРЫСКА ТОПЛИВА НА ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЯХ
На старых дизельных двигателях топливный насос высокого давления подает топливо в каждый цилиндр индивидуально. На современных дизельных двигателях, как и на двигателях с системой «BLUETEC» топливо к форсункам подается от центральной топливной рампы, которая снабжается топливом при чрезвычайно высоком давлении (приблизительно до 2 000 бар).
ПЬЕЗОФОРСУНКИ
Сжигание топлива в дизельных двигателях достигается сжатием воздуха для повышения его температуры и последующим впрыском топлива. Топливо горит и расширяется, толкает поршень вниз. Традиционные форсунки используют механический или электромагнитный клапан. Современные топливные форсунки на дизельных двигателях Mercedes используют пьезокерамические элементы, чья кристаллическая структура изменяет форму при приложении электрического тока. Пьезофорсунки могут разделить цикл впрыска на пять отдельных этапов, каждый из которых специально рассчитан для улучшение эффективности сгорания. Это не только улучшает экономичность и снижает уровень выбросов, но также снижает уровень шума.
ВЫХЛОП
Система BLUETEC имеет ряд компонентов, которые «очищают» выхлоп перед тем, как выпустить его в атмосферу. Существуют два варианта системы BLUETEC: система NAC + SCR и система AdBlue.
NAC + SCR
Выхлопные газы проходят через дизельный окислительный катализатор (DOC), который уменьшает содержание монооксида углерода и несгоревших углеводородов в выхлопных газах. Далее идет катализатор абсорбции NOx, или NAC, который удаляет и улавливает оксиды азота (NOx является одним из главных элементов в загрязнении дизельного топлива). При низкой нагрузке на двигатель (низкое отношение топлива к воздуху) NOx остается, при более сложных условиях эксплуатации, когда меняется соотношение воздух-топливо , NAC подвергается процессу регенерации и выделяет аммиак в выхлопную систему. Аммиак хранится ниже по потоку в катализаторе избирательного каталитического восстановления (SCR), который использует его для дальнейшего снижения NOx. В промежутках между катализаторами NAC и SCR используется фильтр твердых частиц, который улавливает выбросы твердых частиц (сажа). По мере заполнения фильтра твердых частиц компьютер двигателя управляет процессом впрыска топлива для повышения температуры выхлопных газов, который, в свою очередь, сжигает частицы.
AdBlue
AdBlue —реагент, используемый для очистки выхлопных газов дизельных двигателей методом селективной каталитической нейтрализации. Представляет собой раствор, состоящий из 32,5 % высокоочищенной мочевины и 67,5 % деминерализованной воды. Реагент AdBlue позволяет снизить содержание оксидов азота (NOx) в выхлопе дизельных двигателей на 90 %. Жидкий реагент, находящийся в специальном баке, под давлением 4,5 — 8,5 бар через инжектор впрыскивается в поток отработавших газов. В результате воздействия горячих газов на раствор (термолиз) мочевина разлагается на аммиак (NH3) и изоциановую кислоту (HNCO). Далее изоциановая кислота в процессе гидролиза разлагается опять на аммиак и углекислый газ (CO2). Полученный таким образом аммиак используется для нейтрализации оксидов азота (NOX) методом селективной каталитической нейтрализации, в результате которой на выходе получаем углекислый газ, азот (N2) и водяной пар. Система AdBlue содержит дизельный окислительный катализатор DOC и фильтр твердых частиц в одном корпусе. В дополнение к катализатору NAC аммиак подается путем впрыскивания жидкости, называемой AdBlue, в выхлопные газы, расположенные выше катализатора SCR. Добавление AdBlue жидкости позволяет катализатору SCR уменьшить выбросы NOx до уровня, даже ниже, чем система NAC-SCR.
Реагент заливается в отдельный бак с синей крышкой. Потребление AdBlue в легковых автомобилях составляет около 5 % от потребления дизельного топлива. В грузовых автомобилях система очистки выхлопа включается на более раннем этапе и поэтому потребление AdBlue составляет около 6 %.
