Urea nei motori diesel: perché, composizione, consumi, prezzo, spegnimento
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La maggior parte degli automobilisti moderni, definendo l'auto più pratica, presta attenzione non solo alla potenza del propulsore e al comfort che viene offerto negli interni. Per molti, l'economia dei trasporti è di grande importanza. Tuttavia, creando automobili con un consumo di carburante ridotto, i produttori sono più guidati dagli standard ambientali (un ICE più piccolo emette sostanze meno nocive).
Il rafforzamento degli standard ecologici ha costretto gli ingegneri a sviluppare nuovi sistemi di alimentazione, modificare i propulsori esistenti e dotarli di apparecchiature aggiuntive. Tutti sanno che se riduci le dimensioni del motore, perderà potenza. Per questo motivo, nei moderni motori a combustione interna di piccola cilindrata, turbocompressori, compressori, tutti i tipi di sistemi di iniezione, ecc. Sono sempre più comuni. Grazie a ciò, anche un'unità da 1.0 litri è abbastanza in grado di competere con il motore da 3.0 litri di un'auto sportiva rara.
Se confrontiamo motori a benzina e diesel (viene descritta la differenza in tali motori in un'altra recensione), quindi le modifiche con un volume identico che funzionano con carburante pesante consumeranno sicuramente meno carburante. Ciò è dovuto al fatto che qualsiasi motore diesel è dotato di un sistema di iniezione diretta per impostazione predefinita. Vengono descritti maggiori dettagli sul dispositivo di questo tipo di motori qui.
Tuttavia, i motori diesel non sono così semplici. Quando il gasolio brucia, vengono emesse più sostanze nocive, motivo per cui i veicoli dotati di un motore simile inquinano l'ambiente più di un analogo della benzina. Per rendere l'auto più sicura a questo proposito, il sistema di scarico include filtro antiparticolato и catalizzatore... Questi elementi rimuovono e neutralizzano idrocarburi, ossidi di carbonio, fuliggine, anidride solforosa e altre sostanze nocive.
Negli anni, gli standard ambientali, soprattutto per i motori diesel, si sono inaspriti. Al momento, in molti paesi è vietato il funzionamento di veicoli che non soddisfano i parametri Euro 4, e talvolta anche superiore. Affinché il motore diesel non perda la sua rilevanza, gli ingegneri hanno dotato le unità (a partire dalle modifiche dello standard ecologico Euro4) di un sistema aggiuntivo di depurazione dei gas di scarico. Si chiama SCR.
Insieme ad esso, l'urea viene utilizzata per il gasolio. Considera perché questa soluzione è necessaria nell'auto, qual è il principio di funzionamento di un tale sistema di pulizia e anche quali sono i suoi vantaggi e svantaggi.
Cos'è l'urea per un motore diesel
La parola stessa urea significa una sostanza che contiene sali di acido urico - il prodotto finale del metabolismo dei mammiferi. Viene utilizzato attivamente in agricoltura, ma non viene utilizzato nella sua forma pura nell'industria automobilistica.
Per i motori diesel, viene utilizzata una soluzione speciale, costituita per il 40 percento da una soluzione acquosa di urea e per il 60 percento di acqua distillata. Questa sostanza è un neutralizzatore chimico che reagisce con i gas di scarico e converte ossidi di carbonio, idrocarburi e ossidi di azoto nocivi in un gas inerte (innocuo). La reazione converte i gas di scarico nocivi in anidride carbonica, azoto e acqua. Questo fluido è anche chiamato AdBlue per essere utilizzato nel sistema di trattamento dei gas di scarico.
Molto spesso, un tale sistema viene utilizzato nei veicoli commerciali. Il camion avrà un serbatoio aggiuntivo, il cui bocchettone di riempimento si trova vicino al foro di rifornimento del carburante. Il camion è alimentato non solo con gasolio, ma una soluzione di urea deve anche essere versata in un serbatoio separato (un liquido già pronto che viene venduto in taniche). Il consumo della sostanza dipende dal tipo di sistema di alimentazione e dall'efficienza del funzionamento del motore.
Di solito un'auto moderna (a proposito, un gran numero di modelli di passeggeri che utilizzano carburante pesante ricevono anche un tale sistema di neutralizzazione) è in grado di elaborare dal due al sei percento di urea dalla quantità totale di carburante consumato. Poiché l'iniezione è controllata da un'elettronica ad alta precisione e il funzionamento del sistema stesso è livellato da sensori NO, è necessario aggiungere reagente al serbatoio molto meno spesso rispetto al rifornimento dell'auto stessa. In genere, il rifornimento è richiesto dopo circa 8mila chilometri (a seconda del volume del serbatoio).
Il fluido per il funzionamento del sistema di scarico non deve essere miscelato con gasolio, poiché non è infiammabile di per sé. Inoltre, una grande quantità di acqua e sostanze chimiche disabiliterà rapidamente la pompa del carburante ad alta pressione (viene descritto il suo funzionamento qui) e altri componenti importanti del sistema di alimentazione.
A cosa serve in un motore diesel
Nelle auto moderne, i catalizzatori vengono utilizzati per neutralizzare i prodotti della combustione. Il loro nido d'ape è realizzato in metallo o materiale ceramico. Le modifiche più comuni sono placcate internamente con tre tipi di metalli: rodio, palladio e platino. Ciascuno di questi metalli reagisce con i gas di scarico e neutralizza gli idrocarburi e il monossido di carbonio in condizioni di alta temperatura.
L'output è una miscela di anidride carbonica, azoto e acqua. Tuttavia, i gas di scarico diesel contengono anche alti livelli di fuliggine e ossido di azoto. Inoltre, se il sistema di scarico viene modernizzato per rimuovere una sostanza nociva, ciò ha un effetto collaterale: il contenuto dell'altro componente aumenta proporzionalmente. Questo processo è osservato in diverse modalità operative dell'unità di potenza.
Per rimuovere la fuliggine dallo scarico, viene utilizzato un filtro antiparticolato o una trappola. Il flusso passa attraverso le piccole cellule della parte e la fuliggine si deposita sui bordi. Nel tempo, questo schermo si ostruisce e il motore attiva la combustione della placca, prolungando così la durata del filtro.
Nonostante la presenza di elementi aggiuntivi nel sistema di scarico dell'auto, tutte le sostanze nocive non sono completamente neutralizzate. Per questo motivo, la nocività del motore dell'auto non viene ridotta. Per migliorare la compatibilità ambientale del trasporto, è stato sviluppato un altro sistema aggiuntivo per la pulizia o la neutralizzazione dei gas di scarico diesel.
La neutralizzazione SCR è progettata per combattere l'ossido nitrico. È installato di default su tutti i veicoli diesel conformi a Euro 4 e superiori. Oltre allo scarico pulito, grazie all'utilizzo dell'urea, il sistema di scarico soffre meno dei depositi carboniosi.
Come funziona il sistema
La presenza di un sistema di neutralizzazione consente di adattare il vecchio motore a combustione interna ai moderni standard ecologici. L'uso dell'SCR è possibile in alcune auto come equipaggiamento aggiuntivo, ma per questo il sistema di scarico dell'auto deve essere modernizzato. Il sistema stesso funziona in tre fasi.
Fasi di depurazione dei gas di scarico
Quando il carburante brucia nel cilindro, nella fase di scarico meccanismo di distribuzione del gas apre le valvole di scarico. Il pistone spinge i prodotti della combustione un collettore di scarico... Quindi il flusso di gas entra nel filtro antiparticolato, in cui viene trattenuta la fuliggine. Questo è il primo passo nella pulizia dei gas di scarico.
Il flusso, già pulito dalla fuliggine, esce dal filtro e viene convogliato al catalizzatore (alcuni modelli di fuliggine sono compatibili con il catalizzatore nello stesso alloggiamento), dove i gas di scarico verranno neutralizzati. In questa fase, fino a quando il gas caldo non entra nel neutralizzatore, una soluzione di urea viene spruzzata nel tubo.
Poiché il flusso è ancora molto caldo, il liquido evapora immediatamente e l'ammoniaca viene rilasciata dalla sostanza. L'azione dell'alta temperatura forma anche acido isocianico. A questo punto l'ammoniaca reagisce con l'ossido nitrico. Questo processo neutralizza questo gas nocivo e forma azoto e acqua.
La terza fase si svolge nel catalizzatore stesso. Neutralizza altre sostanze tossiche. Quindi il flusso va al silenziatore e viene scaricato nell'ambiente.
A seconda del tipo di motore e sistema di scarico, la neutralizzazione seguirà un principio simile, ma l'installazione stessa potrebbe avere un aspetto diverso.
Composizione liquida
Alcuni automobilisti hanno una domanda: se l'urea è un prodotto dell'attività vitale del mondo animale, è possibile produrre un tale liquido da soli? In teoria, è possibile, ma i produttori non consigliano di farlo. Una soluzione di urea fatta in casa non soddisferà i requisiti di qualità per l'uso nelle macchine.
E ci sono diversi motivi per questo:
- L'urea, che è spesso inclusa in molti fertilizzanti minerali, può essere considerata un'alternativa per creare una soluzione. Ma non puoi andare al negozio agricolo più vicino per acquistarlo. Il motivo è che i granuli di fertilizzante sono trattati con una sostanza speciale che impedisce al materiale sfuso di agglomerarsi. Questo reagente chimico è dannoso per gli elementi del sistema di depurazione dei prodotti della combustione. Se prepari una soluzione a base di questo fertilizzante minerale, l'installazione fallirà molto rapidamente. Nessun sistema di filtraggio è in grado di filtrare questa sostanza nociva.
- La produzione di fertilizzanti minerali è associata all'uso del biureto (la massa finale di questo reagente può contenere circa l'1.6 percento). La presenza di questa sostanza ridurrà notevolmente la durata del convertitore catalitico. Per questo motivo, nella produzione di AdBlue, alla fine, solo una piccola frazione di biureto (non più dello 0.3 percento del volume totale) può essere nella sua composizione.
- La soluzione stessa viene creata sulla base di acqua demineralizzata (i sali minerali intasano il favo del catalizzatore, che lo mette rapidamente fuori uso). Sebbene il prezzo di questo liquido sia basso, se aggiungi il prezzo del fertilizzante minerale e il tempo impiegato per realizzare la soluzione al suo costo, il costo del prodotto finito non differirà molto dall'analogo industriale. Inoltre un reagente preparato in casa è dannoso per l'auto.
Un'altra domanda comune sull'uso dell'urea per i motori diesel: può essere diluito con acqua per motivi di economia? Nessuno vieterà di farlo, ma in questo modo non è possibile ottenere risparmi. Il motivo è che il sistema di post-trattamento dei gas di scarico è dotato di due sensori configurati per determinare la concentrazione di NO nei prodotti della combustione.
Un sensore è posizionato davanti al catalizzatore e l'altro alla sua uscita. Il primo determina la quantità di biossido di azoto nei gas di scarico e attiva il sistema di neutralizzazione. Il secondo sensore determina l'efficienza del processo. Se la concentrazione di una sostanza nociva nello scarico supera il livello consentito (32.5 percento), allora dà un segnale che la quantità di urea è insufficiente e il sistema aumenta il volume del fluido. Come risultato della soluzione diluita, più acqua andrà via e più acqua si accumulerà nel sistema di scarico (come affrontarla, è descritto separatamente).
Di per sé, l'urea sembra cristalli di sale che sono inodori. Possono essere sciolti in un solvente polare come ammoniaca, metanolo, cloroformio, ecc. Il metodo più sicuro per la salute umana è la dissoluzione in acqua distillata (i minerali che fanno parte dell'acqua ordinaria formeranno depositi sul favo del catalizzatore).
A causa dell'uso di sostanze chimiche nella preparazione della soluzione, lo sviluppo dell'urea viene effettuato sotto la supervisione o con l'approvazione dell'Associazione dell'industria automobilistica (VDA).
Vantaggi e svantaggi
Il vantaggio più importante dell'utilizzo dell'urea nei motori diesel è una rimozione più completa delle sostanze tossiche che vengono rilasciate durante la combustione del gasolio. Questo fluido consente al veicolo di rispettare la norma ambientale fino a Euro6 (questo è influenzato dalle caratteristiche dell'unità stessa e dalle sue condizioni tecniche).
Nessuno dei componenti tecnici del motore cambia, quindi tutti i vantaggi dell'utilizzo dell'urea sono associati solo alla nocività delle emissioni e alle conseguenti conseguenze. Ad esempio, quando si attraversa il confine europeo, il proprietario del veicolo non dovrà pagare una tassa pesante o una multa se il sistema in quel paese smette di funzionare.
Il rifornimento è raro. Il consumo medio è di circa 100 ml. per 100 chilometri. Tuttavia, questo è un indicatore per un'autovettura. Una tanica da 20 litri di solito è sufficiente per 20mila km. Per quanto riguarda il camion, il consumo medio di urea al suo interno è di circa 1.5 litri per 100 km. Dipende dal volume del motore.
La sostanza può essere versata direttamente nel serbatoio situato nel vano motore o in un collo speciale situato vicino al foro di riempimento del serbatoio del carburante.
Nonostante gli evidenti vantaggi del sistema di innovazione, presenta un gran numero di svantaggi. Consideriamoli per rendere più facile determinare se utilizzare o meno questa neutralizzazione:
- Se un componente del sistema si guasta, ripararlo sarà costoso;
- Per una neutralizzazione efficace, è necessario utilizzare carburante di alta qualità (carburante diesel a basso tenore di zolfo);
- Lo svantaggio maggiore non è associato al sistema stesso, ma a un gran numero di liquidi contraffatti sul mercato CIS (quasi la metà delle merci vendute sono contraffatte);
- La presenza di un sistema di neutralizzazione rende il veicolo più costoso;
- Oltre al rifornimento di gasolio, è necessario monitorare la fornitura di AdBlue;
- L'operazione dell'urea è complicata dal fatto che in caso di forte gelo (-11 gradi) si congela. Per questo motivo, il riscaldamento a liquido viene utilizzato in molte modifiche;
- Il liquido è reattivo e può causare ustioni o irritazioni se viene a contatto con le mani. Se la mano non protetta è entrata in contatto con la sostanza, come spesso accade quando si effettua il rifornimento da una bombola grande, il liquido deve essere accuratamente lavato;
- Sul territorio della CSI ci sono pochissime stazioni di servizio dove, se necessario, è possibile reintegrare quantità aggiuntive di urea di alta qualità. Per questo motivo è necessario acquistare del liquido con un margine e portarlo con sé se si pianifica un lungo viaggio;
- Il liquido contiene ammoniaca che, una volta evaporata, danneggia le vie respiratorie umane.
Dato un tale numero di svantaggi, molti automobilisti decidono di disattivare questo sistema.
Come disabilitare
Esistono diversi modi per disattivare la neutralizzazione dei gas di scarico diesel:
- Blocca il sistema. Prima di utilizzare questo metodo, è necessario assicurarsi che l'SCR non presenti errori nell'elettronica. La linea è ridisegnata in modo che l'elettronica la interpreti come se l'urea fosse congelata. In questo caso la centralina non attiva la pompa fino a quando il sistema "si congela". Questo metodo è adatto per dispositivi che non prevedono il riscaldamento dei reagenti.
- Arresto del software. In questo caso lampeggia la centralina o si effettuano alcune regolazioni al funzionamento del sistema elettronico.
- Installazione dell'emulatore. In questo caso l'SCR viene scollegato dal circuito elettrico, e affinché la centralina non corregga un errore viene invece collegato un apposito emulatore digitale, che invia un segnale che il sistema funziona correttamente. Ciò non modifica la potenza del motore.
Prima di procedere con la disconnessione della neutralizzazione, è importante consultare uno specialista, perché ogni singolo caso può avere le sue sfumature. Tuttavia, secondo l'autore di questa recensione, perché acquistare un'auto costosa per spegnere qualcosa al suo interno e quindi pagare soldi per costose riparazioni a causa di un tale intervento?
Inoltre, offriamo una breve rassegna video del funzionamento di una delle varietà del sistema SCR:
Domande e risposte:
A cosa serve l'urea per un motore diesel? È una sostanza che viene aggiunta per eliminare i gas nocivi nello scarico di un motore diesel. Questo sistema è richiesto per essere conforme allo standard Euro4 - Euro6 eco.
Come funziona l'urea sul diesel? Nel processo di riscaldamento e reazione chimica, l'ammoniaca urea reagisce con l'ossido di azoto (il gas più dannoso nel gasolio bruciato), determinando la formazione di azoto e acqua.
