Мочевина для дизеля что это удобрение

Обновлено: 18.09.2024

Захожу по вызову в кабинет заместителя директора по экономике. У него на столе – пачка бумаг для подписи.

- Здравствуйте, Иван Васильевич. Вызывали?

- Проходите, присаживайтесь. Расскажите, зачем нам такое количество удобрения? – спрашивает он, доставая из пачки счёт на выдачу водителю наличных денег в сумме 9 600 рублей на закупку мочевины.

- Иван Васильевич, мочевина – это не только удобрение, но ещё и необходимый компонент для работы автомобилей на дизельном топливе.

- Расскажите мне об этом подробнее. Какая связь дизеля с мочевиной?

- Мочевина получила такое название, поскольку её открытие имеет непосредственное отношение к моче. В 1773 году французский химик Илер Марен Руэль выделил её из жидкого продукта жизнедеятельности человека. В 1828 году немецкий химик и врач Фридрих Вёлер получил подобное мочевине вещество путём упаривания растворённого в воде цианата-аммония (NH4 CNO). Именно с этого события начинается отсчёт истории органической химии, так как впервые было получено органическое соединение синтетическим путём. Мочевина, полученная таким образом, и используется сегодня в самых разных отраслях экономики. В частности, в автотранспортных средствах с дизельными двигателями применяют для селективного восстановления оксидов азота в отработавших газах и для защиты окружающей среды и поддержания качества воздуха. Вы, наверное, не раз наблюдали, как из выхлопной трубы дизельного автомобиля выбрасывается шлейф густого чёрного дыма. Основными составляющими вредных выхлопных газов являются углеводороды, оксиды и сажа. Дышать невозможно. Мочевина для дизеля представляет собой состав из деминерализованной воды и мочевины, считающейся наилучшим реагентом для их нейтрализации.

Отрегулированный дизельный двигатель выбрасывает в атмосферу менее вредные отработанные газы, нежели аналогичная установка, которая не имеет данной возможности. В частности, в этом случае показатель окиси углерода значительно меньше, чем у бензиновых двигателей.

В результате подобных химических реакций, получается вода, углекислый газ и азот. То есть воздействие высоких температур способствует протеканию химических реакций, по завершении которых азотные окислы трансформируются в безвредный инертный газ.

Все, что необходимо для получения такого эффекта, – это через определенные промежутки времени впрыскивать в камеру с отработанными газами раствор мочевины, причём за техническое состояние самого автомобиля можно не переживать, так как это органический продукт и никак не сможет навредить механизмам.

Помимо высокой экологичности, мочевина в дизельных двигателях имеет и другие плюсы. Это, во-первых, повышение мощности двигателей (в среднем на 7-10%) и их большая топливная экономичность.

Во - вторых, полная безвредность состава для людей, и, наконец, полная свобода перемещения по магистралям общественного пользования без страха быть оштрафованным.

Цена мочевины для дизелей составляет в среднем от 600 рублей за 20 литров, а разброс цен в принципе большой по причине неоднородности рынка. В продаже реагент в виде готового раствора обычно фасуется именно в такие ёмкости.

Такая, вот, связь существует между дизелем и мочевиной. Только их СОЮЗ может создать благоприятные условия для использования личного и общественного автотранспорта, а также для окружающей среды и поддержания качества воздуха.

- Спасибо. Ваша информация была для меня полезной. Счёт на выдачу денег на закупку мочевины подписываю.

Проблема вредных выбросов дизельных двигателей и способы борьбы с ней.

На дизельные транспортные средства приходится почти половина всех оксидов азота (NOx) и более двух третей всех выбросов твёрдых частиц (ТЧ). Твёрдые частицы или сажа образуются при неполном сгорании дизельного топлива. В его состав часто входят сотни химических элементов, включая сульфаты, аммоний, нитраты, элементарный углерод, конденсированные органические соединения и даже канцерогенные соединения и тяжёлые металлы, такие как мышьяк, селен, кадмий и цинк.

Твёрдые частицы раздражают глаза, нос, горло и лёгкие, способствуют развитию респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний и даже преждевременной смерти. Каждый человек подвержен загрязнению дизельной сажей, однако дети, пожилые люди и лица с уже существующими респираторными заболеваниями являются наиболее уязвимыми.

Исследователи подсчитали, что по всей стране десятки тысяч людей умирают преждевременно каждый год в результате загрязнения твёрдыми частицами.

Министерством по охране окружающей среды и Международным агентством по исследованию рака дизельный выхлоп был классифицирован потенциальным канцерогеном человека. Было показано, что воздействие высоких уровней выхлопных газов дизельного топлива вызывает опухоли лёгких у крыс, а исследования людей, регулярно подвергающихся воздействию паров дизельного топлива, указывают на больший риск развития рака лёгких. Например, исследования в области гигиены труда работников железных дорог, грузовых автомобилей и автобусных гаражей, подвергавшихся воздействию высоких уровней выхлопных газов дизельного топлива на протяжении многих лет, неизменно демонстрируют 20-50-процентное увеличение риска рака лёгких или смертности.

Предлагаются различные технологии для борьбы с выбросами дизельных двигателей, такие как гибридизация, своевременная диагностика транспортного средства, контроль за выбросами в атмосферу, а также использование мочевины.

Что такое мочевина для дизеля

Автомобильная мочевина, называемая AdBlue (торговое название в Европе), уменьшает NOx на целых 90% в одиночку и может снижать NOx до почти нулевого уровня при использовании в сочетании с технологией сажевого фильтра дизеля. Сама дизельная мочевина представляет собой жидкость-реагент, состоящий из деминерализованной воды и мочевины.

Как работает мочевина

Мочевина очищает выхлопные газы после сгорания. Раствор мочевины удерживается в отдельном резервуаре для хранения и впрыскивается в виде мелкодисперсного тумана в горячие выхлопные газы. Тепло разрушает мочевину в аммиак, происходят фактические выбросы NOx. Через каталитический нейтрализатор аммиак разрушает NOx до безвредного газа азота (N) и водяного пара. Выхлоп больше не является загрязнителем, так как атмосфера на 80% состоит из азота.

Что улучшает мочевина кроме экологии

Мочевина активно используется в аграрной промышленности для изготовления различных удобрений.
Так же она используется как основной продукт в изготовлении смол и пластмасс.
Ряд потребительских и косметических продуктов содержат мочевину, чтобы помочь сохранить эмульгированные ингредиенты от разделения. В тоники и средства для снятия макияжа добавляют небольшое количество мочевины, так как данное вещество может помочь в увлажнении кожи.
Мочевина иногда используется в животноводстве в производстве кормов для скота. Корм с добавлением мочевины содержит высокие концентрации азота, которые способствуют быстрому росту животных.

Ещё одно преимущество использования мочевины заключается в том, что эффективность двигателя, достигнутая с помощью технологии SCR, сэкономит клиентам более 280 миллионов литров дизельного топлива и почти полмиллиарда долларов расходов на топливо. В то же время, окружающая среда будет избавлена приблизительно от 800 000 метрических тонн углекислого газа.

Как технически реализовано добавление мочевины

Большинство новых дизельных автомобилей оснащены многоступенчатыми системами управления выбросами выхлопных газов, которые постепенно отделяют сажу и NOx от выхлопных газов, а фаза впрыска мочевины является одним из последних шагов. Введение мочевины происходит в секции селективного каталитического нейтрализатора (SCR) системы, где тонкая струя, соединённая с отдельным резервуаром мочевины, распыляет мелкодисперсный туман жидкости в богатый NOx выхлопной газ. Выхлопные газы, которые после этого выбрасываются в атмосферу, почти не содержат сажи и NOx [2].

Однако в данный момент использование данной системы может вызывать неудобства у водителей, потому что некоторые дизельные моторы могут совершать ограниченное количество запусков, если бак мочевины исчерпан. К счастью, большинство новых дизельных моделей с впрыском мочевины оборудованы системами оповещения и предупреждения, которые сигнализируют водителю, если уровень мочевины становится низким.

По мере ужесточения требований к чистоте выхлопа дизельных двигателей конструкторы столкнулись с противоречиями в работе трёх основных систем снижения вредных выбросов. Нейтрализация окислов азота требует уменьшения температуры на выпуске, с чем справляется рециркуляция выхлопных газов EGR, а очистка от окиси углерода и сажи при помощи катализаторов и сажевых фильтров наоборот, повышает температуру.

Как итог, борьба за экологию дизеля зашла в определённый тупик.

Предназначение системы SCR

Аббревиатура SCR означает селективную каталитическую работу по разложению окислов азота уже после их образования, в отличие от мер по предотвращению их появления, то есть без нежелательного снижения температуры.

Таким способом удаётся весьма радикально уничтожить ядовитые соединения азота с кислородом, используя довольно простое вещество – мочевину, а также специальный каталитический нейтрализатор с соответствующими органами управления и контроля.

Что такое мочевина в двигателе

В системе принято применять не чистую мочевину, а так называемый раствор AdBlue, в составе которого карбамид занимает примерно треть по удельной массе. Остальное – хорошо очищенная от посторонних минеральных примесей вода.

Состав заливается в отдельный бак, откуда и расходуется путём дозированного впрыска во выпускной тракт.

Предназначение

При попадании раствора мочевины в выхлопные газы двигателя происходит несколько реакций:

выхлопные газы обладают достаточно высокой температурой для разложения карбамида на аммиак и углекислый газ;
промежуточные продукты реакции, возникающие из-за нестабильной температуры выхлопа, также в конечном счёте образуют аммиак;
при прохождении через SCR-катализатор аммиак реагирует с окислами азота, в результате чего образуется чистый азот и водяной пар;
углекислота, водяной пар и азот могут выбрасываться в атмосферу, поскольку являются обычными её составляющими.

Результатом всего происходящего будет значительная нейтрализация вредных окислов азота, с которыми очень трудно бороться в высокофорсированных дизельных моторах с турбонаддувом. Любые другие способы снижают экономичность, удельную мощность, и обходятся ещё дороже.

Состав

Система достаточно сложна и состоит из целого ряда компонентов:

бак, в котором хранится запас мочевины, пополняемый при заправке автомобиля, горловина выведена наружу с применением мер, максимально исключающих заливание туда дизтоплива;
блок управления системой впрыска AdBlue;
насос, создающий давление раствора на клапане впрыска в выхлопную трубу перед катализатором SCR;
датчики содержания окислов азота до и после катализатора;
обратная магистраль слива излишков от дозатора с клапаном;
датчики температуры в баке и магистрали впрыска;
датчик температуры выхлопных газов;
датчик уровня мочевины в баке;
фильтры подаваемого в дозатор раствора;
датчики и клапаны регулировки температуры циркулирующей жидкости;
катализатор SCR.

В состав входят два контура регулирования – по количеству впрыскиваемого раствора и его температуре. Компоненты системы могут подогреваться жидкостью из системы охлаждения двигателя, за чем следят соответствующие датчики и блок управления. Нельзя допускать широкого изменения температуры мочевины, тем более её замерзания.

Количество подаваемого раствора определяется блоком управления, куда поступает информация о режиме работы двигателя, в частности о температуре отработанных газов.

Нужное количество измеряется клапанами дозатора при фиксированном давлении насоса, остальное циркулирует по обратной магистрали, одновременно подогревая бак. Возможно применение и электроподогрева магистралей.

Каталитический нейтрализатор представляет собой сотовую конструкцию с нанесёнными на керамику благородными металлами, на поверхности которых и происходят каталитические реакции.

Сам материал катализатора при этом не расходуется. При продувании через него выхлопных газов с активными веществами на выходе получаются допустимые по нормам Евро-5 и Евро-6 компоненты.

Помимо управления процессом, блок ведёт и непрерывный контроль за техническим состоянием системы. При выявлении неисправностей высвечивается соответствующий индикатор на приборной панели, сигнализирующий об отключении системы.

Последствия могут быть разными, от значительного ограничения отдачи двигателя до полной невозможности его пуска.

Плюсы и минусы системы

К достоинствам впрыска мочевины относятся:

относительная простота решения проблемы экологичности дизелей повышенной эффективности;
незначительный дополнительный расход мочевины, не идущий ни в какое сравнение с экономическим эффектом от снижения расхода дизельного топлива, полученного безбоязненным повышением термического режима процессов в цилиндрах;
совместимость с катализаторами снижения СО, сажевыми фильтрами и системой EGR;
возможность повышения мощности двигателей с одновременным улучшением экономичности.

Но в практической эксплуатации подобных перспективных технологий начали выявляться недостатки, раздражающие потребителей, особенно водителей-профессионалов:

качественный раствор AdBlue не везде доступен по приемлемой цене;
возникают дополнительные сложности зимой, поскольку эта жидкость в типичной концентрации замерзает при снижении температуры после 10 градусов мороза;
возможно появление паров аммиака, вызывающих раздражение дыхательных путей, да и при попадании на кожу раствор проявляет свою едкость;
на рынке имеется много поддельных канистр с AdBlue, применение которых вызывает отказы техники, в том числе и с дорогостоящими последствиями;
дополнительная система впрыска усложняет автомобиль и снижает его надёжность;
возможно проникновение паров аммиака в глушитель, а оттуда и в атмосферу, что помимо неприятного запаха может повлечь нарушение установленных экологических норм, в стандарте Евро-6 количество аммиака в выхлопе уже жёстко регламентировано;
при снижении эффективности катализатора начинает неприемлемо расти расход мочевины.

Как выбрать AdBlue

Попадание в бак для мочевины посторонних веществ или дизельного топлива категорически недопустимо и может привести к дорогостоящему ремонту. Кроме того, заливать можно только раствор определённого состава, который производится по лицензии немецкого патентообладателя. Другим способом качество не гарантируется.

Производители контрафакта часто обходят правовые ограничения, не употребляя на канистрах обозначение AdBlue и указывая в рекламе, что их продукт выполняет те же функции, но имеет при этом намного меньшую цену.

После заправки подобными веществами случались отказы узлов системы впрыска, а также дорогих катализаторов. Даже если физически поломок не будет, то система скорее всего по информации своих датчиков заметит несоответствие и перейдёт в аварийный режим.

Поэтому все заявления о 100% аналоге стоит проигнорировать. Тем более не стоит надеяться на самостоятельное изготовление раствора из одноимённого сельскохозяйственного удобрения.

Лицензия выдаётся немецкой организацией VDA. Канистры должны быть герметичны и опломбированы, а срок хранения не превышать одного года. Разницы между грузовым и легковым использованием нет, как и между марками автомобилей.

Экологические стандарты, применяемые к двигателям внутреннего сгорания, постоянно ужесточаются. Если с бензиновыми моторами было найдено решение проблемы в виде применения нейтрализаторов, то с дизельными движками все обстоит сложнее. Выхлоп дизельных двигателей содержит сажу и высокую концентрацию оксида азота. Частичным решением проблемы вредных выбросов стало применение в дизельных моторах водного раствора мочевины.

Основные характеристики

Мочевина для двигателя — безвредный для человеческого организма. Это бесцветный раствор карбамида в деминерализованной воде. Мочевина используется в качестве расходуемой рабочей жидкости на современных дизельных автомобилях, оснащенных системой нейтрализации SRC, в качестве реагента, снижающего вредность выхлопных газов.

Для чего нужна

Раствор карбамида в деминерализованной воде используется для того, чтобы снизить содержание оксидов азота в выхлопных газах дизельных автомобилей на 90%. В дизельных автомобилях, оборудованных катализаторами системы SRC, используют мочевину для нейтрализации оксидов азота. В результате выхлопы начинают соответствовать экологическим стандартам Евро-4, Евро-5 и Евро-6, которые поочередно были приняты в странах ЕС.

Из чего делают

Мочевина для дизеля — специальная жидкость, состоящая из двух компонентов: непосредственно мочевины (карбамида) и деминерализованной воды. В составе готового средства концентрация чистой мочевины составляет 32,5 %, оставшиеся 67,5 % — чистая вода без примеси минералов.

На европейском рынке продукт получил благозвучное наименование AdBlue и изготавливается под надзором VDA (Ассоциация автомобильной промышленности Германии). Только сертифицированные VDA производители обладают правом использовать торговый знак AdBlue® при изготовлении и продаже своей продукции.

Как работает мочевина в двигателе

Работа системы SRC основана на простейшей химической реакции. Отработавшие выхлопные газы в камере сгорания взаимодействуют с водным раствором мочевины, поступающим из бачка нейтрализатора посредством впрыска инжектором.

Под воздействием высокой температуры мочевина разлагается на изоциановую кислоту и аммиак. При химической реакции оксида азота и аммиака образуются водяной пар и безвредный азот. Остальные химические соединения просто сгорают в камере сгорания. В результате вредность выхлопа дизельного автомобиля резко снижается, так как нейтрализуется опасное соединение оксид азота.

Первоначально жидкостная система нейтрализации использовалась в силовых агрегатах грузовых автомобилей, однако постепенно нашла свое применение и на легковых дизельных авто. Использование SRC, противосажевого фильтра и катализатора позволяет добиться экологичности выхлопа на уровне Евро-5 и Евро-6.

Плюсы и минусы системы

Снижение вредности выхлопа дизельного мотора в атмосферу — не единственное преимущество системы SRC. Также использование SRC обладает следующими достоинствами:

ощутимо повышается мощность движка;
наблюдается незначительное снижение уровня потребляемого топлива;
невысокий расход жидкости — легковой автомобиль пройдет на одной канистре 5-10 тыс. км.

Однако использование мочевины имеет и свои недостатки, во многом делающие ее применение в дизельных автомобилях непрактичным. К ним относятся:

усложнение системы, что ведет в более частым поломкам;
дополнительные расходы на обслуживание (канистра AdBlue обойдется в сумму от 500 рублей);
замерзание при температуре ниже -11 °C.

Именно невозможность использования AdBlue при стандартных для отечественной зимы температурах делают ее непрактичной в российских условиях, даже несмотря на то, что бачок с мочевиной оборудуется специальным нагревом для предотвращения замерзания жидкости.

Как выбрать

При выборе мочевины для дизельного агрегата необходимо учитывать несколько факторов.

Изготовить раствор самостоятельно практически невозможно. Сама мочевина (карбамид) продается отдельно и используется в качестве азотного удобрения и в других сферах. Однако получить деминерализованную воду в домашних условиях, а также добиться необходимого соотношения очень тяжело. Поэтому не стоит рисковать и пытаться изготовить жидкость AdBlue самостоятельно, в ином случае можно нанести серьезный вред двигателю автомобиля.
До 50 % продаваемого на внутреннем рынке продукта является фальсификатом, непригодным для использования в двигателях дизельных автомобилей.

Поэтому при выборе AdBlue для дизельных силовых агрегатов следует особенное пристальное внимание уделять наименованию производителя и наличию у него сертификата соответствия качества.

В российских условиях многие владельцы автомобилей, оборудованных катализаторами SRC, вынуждены отключать систему очистки либо использовать ее эмулятор. Основной причиной таких действий отечественных владельцев дизельных автомобилей является невозможность эффективного использования системы зимой — при температуре ниже -11 °C жидкость элементарно замерзает. Поэтому целесообразность использование катализаторов SRC и жидкости AdBlue в российских условиях на данный момент остается под большим вопросом.

Читайте также: