Школа Федора Рязанова. Диагностика дизельных систем с электронным управлением. Урок 8. Поговорим о мочевине

В периодических изданиях и интернете имеется достаточно много информации по этой теме. К сожалению, она не везде систематизирована и в большинстве случаев носит рекламный характер по продажам этого продукта. Попробуем в ней разобраться и ответить на вопросы:

– для чего это нужно;

– как это работает;

– что нам с этим делать.

Для чего это нужно. На одном из предыдущих занятий мы разобрали, как подавляются оксиды азота с помощью системы EGR. Но при переходе на более высокие нормы Euro данная система перестала справляться с возросшими требованиями по их снижению. Особенно трудная ситуация сложилась в производстве тяжелых грузовиков. Вспомним, что нормы по вредным выбросам законодательно устанавливаются в миллиграммах на 100 км пробега по специальному тестовому циклу. Таким образом, двигатели большого объема по этим параметрам оказались в неравном положении со своими «меньшими» собратьями. Все дело в том, что экологические стандарты Euro 0, I, II и III достигались только за счет сравнительно несложных конструктивных изменений в двигателе. В 2006 году Европа ввела экологические стандарты Euro IV, в 2009 году – Euro V. Ужесточение по выбросам сажи было не очень большим, и имеющиеся на тот момент сажевые фильтры прекрасно справлялись с поставленной задачей. Основное ужесточение касалось норм выбросов оксидов азота. Для их выполнения начались дальнейшие работы по увеличению точности работы системы рециркуляции, повышения давления впрыска и установка «задушенных» прошивок. Но данные меры не принесли желаемых результатов – вложиться в нормы высоких Евро оказалось достаточно сложно. Производство тяжелых грузовиков оказалось под угрозой остановки. Из «большой семерки» только MAN и Scania продолжили делать ставку на рециркуляцию выхлопных газов. Остальные производители сочли экономически нецелесообразным продолжение этих работ и начали искать другие способы выполнить требования законодателей. И тут на помощь автопроизводителям пришли производители азотных удобрений. После запрета нитратов в сельскохозяйственной продукции их производственные мощности простаивали, принося колоссальные убытки. Для переориентации рынков сбыта и решения вопросов выбросов оксидов азота был предложен химический способ их подавления.

Как это работает. Бывшие азотные удоб­рения (точнее, 32,5-процентный раствор мочевины), находящийся в специальном баке, под давлением 4,5–8,5 бар (~кг/см2) через специальный инжектор впрыскивается в поток отработавших газов. В результате воздействия горячих газов на раствор (в химии этот процесс носит название «термолиз») мочевина разлагается на аммиак (NH3) и изоциановую кислоту (HNCO). Далее изоциановая кислота в процессе гидролиза разлагалась 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 (СО2), азот (N2) и водяной пар (Н2О). Более наглядно этот процесс показан на рисунке.