Корни проблемы
Все было прекрасно, пока не проснулись экологи. Инженеры учили моторы работать на все более бедных смесях, бесстрашно поднимали температуру в цилиндрах, добиваясь все более полного сгорания топлива и повышая таким образом эффективность своих творений. Проблемы с температурой отработавших газов решались в основном за счет применения новых материалов, а детонации научились избегать, контролируя состав смеси и усложняя форму камеры сгорания – в общем, делали все, чтобы сгорание не превращалось во взрыв.
Словом, расход падает, мощность и, соответственно, КПД растут, есть чем похвастать перед потребителями – жизнь удалась.
Сказка кончилась с вступлением в силу правил, регулирующих состав выхлопных газов. Конечно, ученые и раньше знали, что оксиды азота – штука, мягко говоря, неполезная, что из-за них образуются фотохимический смог и кислотные дожди, что они вступают в реакцию с гемоглобином, блокируя его похлеще угарного газа, что могут вызывать поражения центральной нервной системы… Но потом кто-то додумался посчитать, сколько этих самых оксидов выбрасывают в атмосферу наши четырехколесные друзья, и, как говорят в инернетах, «все заверте…»
Усложняя сложное
Как и все, основанное на статистических расчетах, обвинения экологов в адрес автомобильного транспорта и вообще двигателей внутреннего сгорания можно и даже нужно оспаривать. Некоторые ученые до сих пор придерживаются мнения, что атмосфера куда больше страдает от лесных пожаров – при обильном горении древесины оксидов азота выделяется очень, очень много.
Другие винят крупный рогатый скот – дескать, выделяемый коровами метан для воздушной оболочки планеты ничуть не полезнее оксидов азота. Но, очевидно, воевать с автогигантами куда веселее, чем с лесными пожарами. А главное – безопаснее. Так что транспорт обвинили в убийстве населения, приравняли к оружию массового уничтожения и велели гадить в атмосферу поменьше.
Еще до появления на свет норм «Евро-1», а точнее – в 80-е годы прошлого столетия, инженеры вовсю экспериментировали с методами снижения токсичности выхлопа, и в том числе – этих самых оксидов азота, для краткости именуемых NOX. В принципе, все и так знали, что их количество напрямую зависит не только и не столько от состава топлива, сколько от температуры в камере сгорания. Зависимость не то чтобы линейная, но вполне прямая. Температуру, стало быть, надо снижать. Но как?
Попробовали впрыскивать в камеру сгорания водяной пар. Помогло, но во-первых, не так, как мечталось, а во-вторых – городить в двигателе еще одну систему впрыска и вдобавок работать с веществом, которое вызывает коррозию, да еще то и дело стремится превратиться в пар, – это же настоящий кошмар инженера.
Наиболее преспективной казалась идея рециркуляции отработавших газов. Отсекаем на выходе ту часть, которая содержит главным образом водяной пар и углекислый газ (продукты со значительной теплоемкостью) и подаем их снова в камеру сгорания. За счет этого снижается температура в цилиндре, и, соответственно, уменьшается количество NOX. И все счастливы!
Да, все. Кроме экологов. В конце концов ужесточение правил привело к тому, что и рециркуляция перестала справляться. Пришлось выдумывать что-то поэффективней.
Моче… Простите, что?
Методика, обозначаемая аббревиатурой SCR (Selective catalytic reduction, «селективное каталитическое восстановление») применялась с 1957 года. Правда, только для промышленных силовых установок – токсичность выхлопа тогда придумали снижать при помощи аммиака, который, вступая в реакцию с оксидами азота, превращал их в смесь азота и водяного пара – абсолютно естественные для атмосферы вещества.
Раствор мочевины впрыскивается
в выпускную систему. Далее в присутствии двух катализаторов идет двухступенчатая реакция нейтрализации оксидов азота
Для автомобилей аммиак подходит плохо, да и вообще в 50-е еще никто и помыслить не мог о том, что когда-нибудь придется городить подобные системы в компактных самодвижущихся экипажах. И вот гром грянул: ужесточение экологических правил заставило придумывать нечто радикально новое – для начала, чтобы под европейский запрет не попали большегрузные автомобили. Впрочем, новое придумывать и не пришлось. Инженеры просто адаптировали для автомобилей давно знакомую SCR, разве что аммиак решили не заправлять в баллоны или баки, а получать прямо на борту – из мочевины.
Мочевина (или карбамид, тот самый, из рекламы жевательной резинки) – один из продуктов метаболизма всех белковых форм жизни, в том числе и «хомо сапиенсов». Да, мочевина содержится и в моче, но в ничтожно малом количестве – у здорового человека ее содержание не более 2,5%. Для нейтрализации оксидов азота нужна куда более высокая концентрация – в итоге пришли к норме 32,5% мочевины на 67,5% деионизированной воды. Такой раствор иногда называют DEF – diesel exhaust fluid («выхлопная жидкость для дизеля»), но чаще употребляют имя собственное – AdBlue.
Раствор мочевины подается из отдельного бака в нейтрализатор, где она под действием температуры разлагается на аммиак и изоциановую кислоту. Изоциановая кислота, в свою очередь, тоже распадается на углекислый газ и опять-таки аммиак. Получившийся в результате аммиак без проблем справляется с нейтрализацией оксидов азота.
А откуда берется сама мочевина? Ее синтезируют все из того же аммиака. Аммиак получается в результате простой реакции азота (фактически атмосферного воздуха) и водорода. А водород? Вот это самое интересное. В промышленных масштабах его получают или напрямую в результате крекинга, то есть переработки нефти, или путем электролиза воды. Для второго способа нужно довольно много электричества, которое человечество пока еще получает в основном путем сжигания углеводородов, то есть продуктов переработки ископаемого топлива.
Получается, что благодаря экологам мы теперь сжигаем одни нефтепродукты при помощи других продуктов переработки ископаемого топлива. Химическая промышленность, надо полагать, очень довольна.
Как это работает?
AdBlue заливают в отдельный бак, емкость которого зависит от размеров транспортного средства и, соответственно, предполагаемого расхода топлива. Грузовики с баками для раствора карбамида в нашей стране уже давно – настолько давно, что умельцы навострились изготавливать электронные блоки-обманки. Дело в том, что работать без мочевины дизель может, но запустить его не получится – блок управления не даст. Вот и приходится выкручиваться – не покупать же расходник по 5 рублей за литр, в самом-то деле!
Но это проблемы транспортников. Нас, водителей категории B, это же не касается, правда?
Теперь касается. Мне довелось поездить на универсале Opel Insignia с новым 2-литровым дизелем, который предписано заправлять в том числе и этим самым AdBlue. Вполне возможно, что Insignia станет если не первым, то точно одним из первых легковых автомобилей на нашем рынке, который придется обслуживать подобным образом. Ну а потом их количество будет только расти. Дело в том, что даже очень современные дизели просто не в состоянии уложиться в нормы
«Евро-6»,которые вступают в силу в сентябре.
Итак, вот она – горловина с двумя пробками. Голубая крышка прикрывает доступ в бак для AdBlue емкостью 8 литров. Кстати, это много или мало? Инженеры утверждают, что расход нейтрализатора составит от литра до полутора на тысячу километров пробега в зависимости от расхода топлива. Получается, что особо экономные смогут даже дотянуть на одном бачке до планового ТО. Остальным придется понервничать. Дело в том, что я, сколько ни копался в меню бортового компьютера, не смог найти никакого указателя, который проинформировал бы меня о том, сколько этого самого AdBlue осталось. А значит, кончиться он может внезапно. Причем даже в такой точке нашей необъятной страны, где просьбу продать раствор мочевины могут воспринять не совсем адекватно.
Ну а что сам дизель? А ничего. Дизель как дизель: 400 Нм с 1750 оборотов в минуту – вполне пристойный показатель, когда-то таким гордились даже создатели BMW М3. Проблема только в том, что характеристики современных дизелей настолько «обострились», что не дай вам Бог упасть ниже полутора тысяч – заглохнуть можно запросто.
Но все это, конечно, не так страшно, как перспектива неизбежного усложнения обслуживания моторов. Ну а что вы хотели – будущее…
Все материалы темы «Не обманешь - не поедешь»:
Голубой AD
