0

Жидкость AdBlue. Как работает система SCR (Selective Catalytic Reduction)

22 Марта

Современные автомобили с дизельными двигателями Euro-5 и выше оснащаются системами селективного каталитического восстановления (SCR), для работы которых нужна жидкость AdBlue. О том, что такое SCR и зачем в ней жидкость AdBlue, а также об особенностях обслуживания системы — читайте в данной статье.


Что такое система SCR?

SCR (Selective Catalytic Reduction, селективное/выборочное каталитическое восстановление) — общее наименование метода снижения содержания в отработавших газах опасных оксидов азота и основанных на этом методе систем очистки выхлопных газов дизельных двигателей экологических классов Euro-5 и выше.

Отработавшие газы дизельных двигателей содержат большое количество вредных веществ, среди них наибольшую опасность представляют твердые взвешенные частицы, монооксид углерода (CO) и разнообразные оксиды азота (с общей формулой NOx). С целью снижения вреда двигателей в 1988 году был принят первый экологический стандарт Евро-0. Каждый последующий стандарт требовал все более значительного снижения вредных веществ, и, начиная с Евро-4 (2005 год), добиться требуемого содержания примесей в выхлопе дизелей стало возможно только с помощью специальных систем каталитической нейтрализации. Одной из таких систем и является SCR, направленной исключительно на борьбу с оксидами азота (отсюда и слова «селективный/выборочный» в названии метода).

Система селективного каталитического восстановления получила свое название благодаря выборочному воздействию на один тип вредных веществ, а именно — на оксиды азота. По своей сути метод SCR довольно прост: он сводится к разложению оксидов азота на газообразный азот и водяной пар в реакции с мочевиной (карбамидом) на керамическом катализаторе (строго говоря, происходит восстановление азота и воды из оксидов азота, что и отражено в названии метода). Для достижения этого в поток отработавших газов разбрызгивается содержащая мочевину жидкость AdBlue, полученная смесь поступает в каталитический нейтрализатор, где под действием катализаторов и высоких температур протекают следующие химические реакции:

  1. Термическое разложение мочевины на метан и изоциановую кислоту — (NH2)2CO → NH3 + HNCO;
  2. Разложение изоциановой кислоты на аммиак и углекислый газ — HNCO + H2O → NH3 + CO2;
  3. Восстановление азота из оксидов азота (при температуре более 250°C) — 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O;
  4. Восстановление азота из оксидов азота (при температуре 170-300°C) — NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O.

Так происходит снижение концентрации в отработавших газах наиболее опасных оксидов азота — монооксида и диоксида. При этом возникают безопасные вещества — молекулярный азот и водяной пар, а также некоторое количество углекислого газа. Метод SCR эффективен, однако требует введения в транспортное средство специальной системы и нового расходного материала — жидкого раствора мочевины AdBlue.



Что такое жидкость AdBlue?

Крышки топливного бака и бачка для жидкости AdBlue в автомобиле
Крышки топливного бака и бачка для жидкости AdBlue

Жидкость AdBlue представляет собой водный раствор мочевины с определенным содержанием компонентов:

  • Мочевина — 32,5% (по весу), стандартом допускается разброс от 31,8 до 33,2%;
  • Деминерализованная вода — 67,5%.

Жидкость AdBlue изготавливается только из высокоочищенной мочевины и очищенной от минеральных солей воды. В Европе и России действуют стандарты, регламентирующие состав реагента и его характеристики — европейский ISO 22241, основанный на нем российский ГОСТ Р ИСО 22241, а также немецкий DIN 70070.

Жидкость AdBlue хранится в отдельном бачке, расположенном рядом с основным топливным баком. Маркируется данный бачок синей крышкой, которая часто имеет надпись «AdBlue». В среднем расход реагента составляет до 4% от расхода дизельного топлива для легковых автомобилей и до 6% — для грузовых.


Общее устройство и основные принципы действия системы SCR

В настоящее время практически каждый автопроизводитель предлагает собственную по конструкции систему SCR, однако все они работают на единых принципах. В большинстве ТС данная система включает в себя несколько компонентов и подсистем:

Общее устройство системы SCR
Общее устройство системы SCR
  • Бачок для хранения жидкости AdBlue;
  • Система подачи и дозирования жидкости (насосный блок);
  • Форсунка для впрыска реагента в поток выхлопных газов;
  • Система подогрева жидкости (бачка и трубопроводов);
  • Керамический катализатор в глушителе;
  • Электронная система контроля и управления (электронные блоки управления и датчики).

Основной реагент хранится в бачке, откуда с помощью насосного блока по трубопроводу поступает к форсунке, расположенной на определенном расстоянии от входа в катализатор, где разбрызгивается и смешивается с потоком горячих газов. В катализаторе происходят описанные выше химические реакции, обеспечивающие снижение содержания соединений азота. Количество и интенсивность подачи реагента регулируется электронным блоком системы SCR, который работает совместно с электронным блоком управления двигателем. Отдельные детали системы следует рассмотреть подробнее.

Бачок для хранения реагента AdBlue. Пластиковая или металлическая емкость для хранения необходимого запаса реагента. Снабжается крышкой и горловиной, которая может быть предназначена для заливки жидкости с помощью специального заправочного пистолета (в этом случае в ней может располагаться магнитный замок) или из пластиковых емкостей (бутылок, канистр). Для контроля уровня реагента в бачке располагается соответствующий датчик. Горловина бачка имеет простейший сетчатый фильтр. Так как жидкость AdBlue кристаллизуется (замерзает) уже при температуре -11,5°C, в бачке предусмотрен подогрев — он может быть выполнен в виде теплообменника, по которому циркулирует охлаждающая жидкость из двигателя, либо в виде электрического нагревателя. Как уже указывалось выше, бачок закрывается маркированной крышкой.

Система подачи и дозирования реагента. Обычно данная система выполнена в виде насосного блока (или модуля питания), располагающегося непосредственно на бачке или на небольшом расстоянии от него. В блоке располагается насос, обратный клапан, датчик давления жидкости (в некоторых случаях — и датчик уровня реагента) и нагревательные элементы. Подающий патрубок насоса соединен с бачком, на его конце располагается сетчатый фильтр. Насосный блок связан с блоком управления системой SCR.

Форсунка для впрыска реагента. Специальная форсунка (или рампа с несколькими форсунками), расположенная в направляющей трубе перед входом в катализатор. Форсунка соединена с насосным блоком нагнетательной магистралью. Обычно ось форсунки расположена под углом 30 градусов относительно оси трубы. Для обеспечения более качественного смешивания реагента с выхлопными газами за форсункой может располагается смеситель в виде решетки или более сложной конструкции.

Бачки для жидкости AdBlue с интегрированными подогревателями
Бачки для жидкости AdBlue с интегрированными подогревателями

Система подогрева жидкости. Данная система охватывает бачок, модуль питания с насосом и все трубопроводы системы, включая и нагнетательную магистраль. Нагревательные элементы выполнены в виде спиралей, располагающихся внутри насосного блока и бачка, и в виде оплетках на трубопроводах. В современных транспортных средствах данная система может управляться собственным контроллером.

Катализатор в глушителе. Катализатор выполнен в виде блока сотовой структуры (с мелкими отверстиями, повышающими площадь контакта выхлопных газов с катализатором), изготовленного из специальных сортов керамики. На катализатор могут наноситься покрытия из платины и других материалов, обеспечивающих более интенсивное течение химических реакций.

Электронная система контроля и управления. В основе системы лежит центральный ЭБУ и связанные с ним датчики — температуры жидкости в бачке, температуры выхлопных газов на входе и выходе из катализатора, уровня жидкости в бачке, а также концентрации оксидов азота на выходе из катализатора. Данная система, в свою очередь, работает под контролем ЭБУ силового агрегата.

Функционирует система SCR следующим образом. При запуске силового агрегата система некоторое время не функционирует, при температуре окружающего воздуха ниже -5°C это время тратится на подогрев жидкости. При нагреве выхлопных газов до 200°C система начинает работу: насос забирает реагент из бачка и под давлением в 5-6 бар направляет ее к форсунке, где происходит разбрызгивание. Электронный блок вносит в работу системы корректировки в соответствии с показателями датчиков и режимом работы двигателя. При остановке двигателя система некоторое время продолжает работать (до 90 секунд) — насос выкачивает жидкость из трубопроводов обратно в бачок, также опорожняется и сам насос. Это предотвращает замерзание жидкости в системе при отрицательных температурах.


Вопросы эксплуатации и обслуживания системы SCR

В процессе эксплуатации транспортного средства система SCR требует регулярной дозаправки жидкости AdBlue, для чего следует использовать только сертифицированные и соответствующие стандартам реагенты. О необходимости заправки жидкости свидетельствует соответствующий индикатор на приборной панели.

Любые неисправности системы отображаются с помощью различных индикаторов (главным образом — Check Engine) и кодов ошибки. В ряде случаев наблюдаются нарушения в работе двигателя, в том числе снижение мощности, повышение дымности выхлопа и т.д. Самостоятельно вмешиваться в данную систему не рекомендуется — при любых признаках неисправности следует обратиться к специалистам.

Другие статьи
Мост диодный: постоянный ток в автомобиле 19 Апреля Мост диодный: постоянный ток в автомобиле

На современных автомобилях используются трехфазные генераторы переменного тока, однако все автомобильные электроприборы работают от постоянного тока. За выпрямление тока в генераторах отвечает диодный мост — об этом узле, его типах, конструкции и работе, а также о выборе и замене, читайте в статье.

Дефлектор двери: защита от дождя, комфорт и привлекательность автомобиля 12 Апреля Дефлектор двери: защита от дождя, комфорт и привлекательность автомобиля

Среди декоративных элементов для украшения автомобиля особое место занимают дефлекторы двери — гнутые пластиковые детали, положительно влияющие на аэродинамику и внешний вид транспортного средства. Все о дефлекторах дверей, их типах и конструкции, а также об их выборе и монтаже — читайте в статье.

Клещи для снятия изоляции: верный помощник электрика 5 Апреля Клещи для снятия изоляции: верный помощник электрика

Электромонтажные работы требуют выполнения множества вспомогательных операций с проводами, первая из которых — удаление изоляции. Данную работу удобно выполнять с помощью клещей для снятия изоляции или стрипперов — об этом инструменте, его типах, конструкции и правильном применении, читайте в статье.

Лампа переносная: свет там, где он нужен 29 Марта Лампа переносная: свет там, где он нужен

В ремонтной практике и в быту нередко возникает необходимость освещения труднодоступного места — эта задача легко решается с помощью переносных ламп (переносок). О том, что такое переносные ламы, каких типов они бывают и как работают, а также о выборе и работе с переносками — читайте в этой статье.

Гайковерт пневматический: воздух крутит гайки 15 Марта Гайковерт пневматический: воздух крутит гайки

В современных автомастерских и на многих производствах можно найти инструмент для работы с резьбовыми соединениями — пневматический гайковерт. О том, что такое пневмогайковерт, каких типов он бывает, как устроен и работает, а также о подборе инструмента и его правильном применении — читайте в статье.

Блок управления электропакетом: электрооборудование автомобиля - под контролем 8 Марта Блок управления электропакетом: электрооборудование автомобиля - под контролем

В современных автомобилях все электрическое оборудование объединяется в единую систему, которая называется электропакетом. Управление электропакетом возлагается на специальные электронные блоки — все о данных приборах, их конструкции и функционале, а также о верном выборе и замене читайте в статье.

Блок управления стеклоподъемниками: комфортное управление дверными стеклами 1 Марта Блок управления стеклоподъемниками: комфортное управление дверными стеклами

В большинстве современных автомобилей устанавливаются электрические стеклоподъемники, которые управляются специальным блоком управления. О том, что такое блок управления стеклоподъемниками, как он устроен, каких типов бывает и как работает, а также о его верном выборе и замене читайте в этой статье.