Система SCR — что это такое в автомобиле, как работает

Погоня за снижением токсичности выхлопа и улучшением экологичности современных автомобилей приводит к появлению новых систем и механизмов. Поэтому далее мы расскажем о системе SCR дизельных двигателей — что это такое и каким образом она очищает выхлопные газы.

Борьба за экологию и ее влияние на конструкцию автомобилей

До Второй мировой войны вопросы влияния автомобильных выхлопов на людей или природу почти никого не интересовали. Но уже с семидесятых годов прошлого века началась борьба за снижение токсичности выхлопа, на машины же, не соответствующие требованиям, вводились пошлины. На самом же деле целью таких пошлин являлась поддержка собственного, а также ослабление зарубежного автопрома. Тем не менее, требования по снижению токсичности выхлопных газов для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания предъявляли правительства всех развитых стран, в том числе к своим автопроизодителям.

Система SCR дизельных двигателей — что это

Поэтому в 1988 году появился экологический класс «Евро-0», который ограничивал максимальное содержание в выхлопных газах:

• углеводородов (CH);
• оксидов азота (NO_x);
• оксида углерода (CO).

Со временем появлялись новые экологические классы с более высокими требованиями, автопроизводители модернизировали производство, договаривались с переработчиками нефти, чтобы делали топливо, соответствующее новым движкам, а также рассказывали водителям, как правильно ездить на машине.

Способы снижения токсичности или как работает система SCR

Ограничение количества свободных углеводородов в выхлопных газах происходит за счет повышения эффективности двигателя, поэтому современные двигатели внутреннего сгорания при относительно небольшом объеме выдают солидную мощность. Сегодня никого не удивляет, что двигатель объемом всего в один литр может выдавать 100 л. с. мощности, пусть даже за счет увеличения максимальных оборотов, тогда как лет пятьдесят назад были популярны четырех или пятилитровые силовые агрегаты, выдающие около двух сотен л. с.

SCR — что это в автомобиле

Снижение объема оксида углерода происходит за счет дожига выхлопных газов в каталитическом нейтрализаторе (катализаторе). Однако с оксидами азота все не так просто. Чтобы разобраться, почему сложно снизить количество NO_x, необходимо рассмотреть механизм их появления. При обычных температуре и давлении азот и кислород, являющиеся основными компонентами воздуха, в реакцию не вступают, поэтому оксид азота получается только:

• при ударе молнии;
• извержении вулкана;
• в результате жизнедеятельности некоторых бактерий.

Количество природных оксидов азота невелико, поэтому они почти не оказывают никакого влияния за здоровье человека. При сжигании топливовоздушной смеси в автомобильных двигателях происходит реакция, описанная советским физиком Яковом Борисовичем Зельдовичем, поэтому получившая название «механизм Зельдовича». Эта реакция происходит как при избытке, так и при недостатке кислорода, поэтому образование NO_x неизбежно при работе двигателя любого автомобиля.

Система SCR — что это

Чтобы снизить количество оксидов азота в выбросе автомобиля, разработана специальная система избирательной каталитической нейтрализации, SCR от английского Selective Catalytic Reduction. Принцип работы этой системы основан на впрыскивании в катализатор раствора мочевины, после чего происходят следующие реакции:

1. Термический распад на метан и изоциановую кислоту.
2. Распад изоциановой кислоты на аммиак и углекислый газ.
3. Восстановление азота с выделением воды в виде пара и углекислого газа.

Все реакции протекают при температуре 200 и более градусов.

Как устроена система SCR дизельных двигателей

В основе работы системы SCR лежит строго дозированная подача мочевины, количество которой напрямую зависит от скорости вращения коленчатого вала дизельного двигателя и нагрузки на него. Поэтому объем впрыскиваемой за единицу времени мочевины, которую также называют жидкостью AdBlue (АдБлю), рассчитывается специальным контроллером. В среднем для нормальной работы системы SCR дизельных двигателей количество мочевины составляет 6–8% от объема использованного топлива, то есть для нейтрализации оксидов азота, полученных при сжигании сотни литров солярки потребуется 6–8 литров жидкости AdBlue.

Примерная схема устройства системы SCR для дизелей

Сама же система SCR дизельных двигателей упрощенно состоит из:

1. Емкости для хранения раствора AdBlue с датчиками уровня и температуры.
2. Бака для хранения реагента.
3. Насоса (дозирующего модуля), подающего раствор с соответствующим режиму работы дизельного двигателя давлением.
4. Форсунки, распыляющей реагент.
5. Клапана, регулирующего подачу реагента.
6. Катализатора (не путать с каталитическим нейтрализатором, в котором дожигают углеводороды и оксиды углерода).
7. Датчиков NO_x до и после катализатора, с помощью которых система SCR дизельных двигателей оценивает эффективность нейтрализации оксидов азота.
8. Блока управления, регулирующего работу всей системы и работающего в паре с блоком управления двигателя.
9. Датчика температуры, на показания которого ориентируется блок управления.

Все это агрегатировано с CAN-шиной автомобиля, благодаря чему системы SCR и электронный блок управления дизельным двигателем образуют единую систему.

Варианты исполнения

Несмотря на общий принцип работы, почти каждый крупный автопроизводитель делал собственную вариацию систем SCR для дизельных двигателей с учетом таких факторов, как:

• климатическое исполнение автомобилей;
• локализация производства и рынка сбыта;
• стоимость базовой модели;
• наличие собственных разработок по этой тематике.

Химические процессы, протекающие внутри системы SCR

Поэтому различия касались различных элементов системы, к примеру, для теплых регионов не было нужды в подогреве бака для хранения мочевины, а в холодных без этой функции вся система будет лишь мешать работать силовому агрегату. Ведь уже при температуре -11 градусов раствор мочевины замерзает, поэтому его невозможно прокачать по трубам или шлангам или впрыснуть в выхлопную систему.

Кроме того, не было никакого смысла ставить максимально функциональную, а значит, дорогую систему SCR на машины бюджетного класса, тогда как расходы на оснащение автомобилей бизнес-классов ничем не ограничивались.

Плюсы и минусы системы SCR дизельных двигателей

Единственным плюсом этой системы является снижение токсичности выхлопа за счет меньшего содержания оксидов азота, что благотворно влияет на экологию, однако число минусов неизмеримо больше. Вот наиболее важные из них:

1. Крайне высокие требования к качеству топлива.
2. В российских условиях система SCR часто дает сбои, что приводит к падению оборотов и мощности дизельных двигателей.
3. Жидкость AdBlue крайне неприятно пахнет, а также очень токсична.
4. Система SCR увеличивает общие расходы на обслуживание и эксплуатацию транспортного средства.
5. Даже незначительные ошибки в эксплуатации автомобиля с системой SCR дизельных двигателей (в том числе езда на российской солярке) приводят к быстрому повреждению катализатора, он начинает плавиться, его пропускная способность и эффективность падают, а замена обходится недешево.
6. Если автомобиль с SCR дизельных двигателей не оборудован подогревом бака для хранения жидкости AdBlue и подающих трубок, то уже при минус одиннадцати градусах мочевина замерзает и, работа всей системы нарушается, что нередко приводит к сильному падению мощности двигателя.
7. В России мало специалистов, которые умеют ремонтировать и настраивать такие системы, поэтому автовладельцам нередко приходится чинить свою машину самостоятельно, надеясь, что им повезет и не только ничего не сломается в процессе ремонта, но еще и после окончания все будет работать как новое.

Что такое система SCR дизельных двигателей

Особенности эксплуатации автомобилей, оснащенных дизельными двигателями и системой SCR

Чтобы система SCR работала хорошо и качественно нейтрализовала оксиды азота в выхлопе дизельных двигателей, необходимо соблюдать пять условий:

1. Использовать машину только в том климатическом регионе, для которого она произведена.
2. Заливать качественную солярку с определенным процентным соотношением основных компонентов (максимально допустимое содержание серы, фосфора и других веществ указано в руководстве по эксплуатации автомобиля).
3. Заливать только качественную жидкость AdBlue.
4. Контролировать уровень жидкости.
5. При любых сбоях системы сразу же отправляться на диагностику и ремонт.

Как правильно обращаться с жидкостью AdBlue

Вот основные правила, которые помогут вам безопасно заправлять автомобили с дизельными двигателями, оснащенные системой SCR раствором мочевины:

Как правильно обращаться с жидкостью AdBlue

1. Покупайте жидкость AdBlue только в проверенных местах, если вы зальете подделку или некачественный продукт, система SCR дизельного двигателя не будет нормально работать. В лучшем случае это приведет к повышению количества оксидов азота в выхлопных газах, в худшем вся система выйдет из строя и потребуется дорогостоящий ремонт, до проведения которого автомобиль сильно потеряет в мощности.
2. Не перепутайте заливные отверстия, крышка топливного бака гораздо крупней и на ней написано Diesel, крышка бака для мочевины гораздо меньше и обычно синего цвета, на ней написано AdBlue. Если вы заливаете топливо и мочевину на заправке, то учитывайте, что пистолеты отличаются по размеру и топливный невозможно вставить в бак для AdBlue, кроме того, пистолет для заливки мочевины срабатывает на магнитное кольцо, которого нет в отверстии для подачи топлива.
3. Избегайте попадания жидкости на машину, одежду или тело. Если неприятность все же произошла, удалите препарат ветошью, которую не жалко выкинуть, затем обильно промойте чистой проточной водой. При попадании на кожу, в глаза или рот/нос, обильно промойте проточной водой и, при необходимости (обычно этого не требуется) обратитесь к врачу.
4. Если вы разлили, затем собрали раствор, то не сливайте его в канализацию, лучше выкопайте ямку в земле, слейте туда и засыпьте сверху извлеченным грунтом.
5. Не экономьте на жидкости AdBlue, некоторые автовладельцы разводят купленный в магазине раствор мочевины, но такая смесь убивает систему SCR и негативно влияет на работу дизельного двигателя.
6. Если вы разобрали систему SCR, то примите меры по защите жидкости – из-за испарения воды в ней могут образовываться кристаллы карбамида, которые негативно влияют на состояние клапанов и других элементов.

Коды неисправностей системы SCR или как распознать, что именно она ухудшает работу дизельного двигателя

Единой таблицы кодов ошибок и неисправностей системы SCR, применимой для всех марок автомобилей, не существует, ведь каждый производитель не только использует собственную, но и вносит в нее какие-то улучшения, основанные именно на его технологиях. Если дизельный двигатель вашего автомобиля беспричинно начал снижать обороты или потерял в мощности, а на панели приборов выскочила ошибка, то для ее расшифровки используйте таблицы, выложенные в руководстве по эксплуатации именно вашей машины.

Заключение

Современные автомобили с дизельными двигателями, оборудованные системой SCR, более экологичны, однако из-за обилия недостатков такое улучшение превращается в головную боль для их владельцев, поэтому часть тех, кто ездит на таких машинах, удаляет или блокирует это улучшение.