Мочевина, принцип, логика работы и обход: «за» и «против»
Ну и как-бы хэппи-энд истории с модуль-насосом мочевины. Купленный в Питере модуль 0444022004, от Вольво, установленный вместо «затопленного» родного Реношного 044022002, заработал без дополнительного программирования и с той форсункой (0444023004).
Поначалу он немного покапризничал, выдал ошибку МИД128 ППИД 101 ФМИ 7. Низкое давление после перепускного клапана. Логично было предположить, что седло клапана просто разгерметизировано кристаллами карбамида. И вправду, после нескольких принудительных открытий промылся. Итак, УРА! NO ACTIVE FAULT . Или иначе, нет активных ошибок.
Итак, обещанный принцип работы:
Новой системой нейтрализации отработавших газов является система SCR. Она предназначена для снижения уровня оксидов азота, содержащихся в отработавших газах. Сокращение SCR означает Selective Catalytic Reduction (избирательное каталитическое восстановление). В данной технологии химическая реакция восстановления (нейтрализации) происходит избирательно. Это означает, что в составе отработавших газов целенаправленно снижается только содержание оксидов азота. Содержащиеся в отработавших газах оксиды азота (NOх) в катализаторе восстановления превращаются в азот (N2) и воду (H2O).
Для этого в поток отработавших газов перед катализатором непрерывно впрыскивается восстановитель (мочевина). Мочевина содержится в отдельном дополнительном баке. При нагреве примерно до 200°C катализатор восстановления достигает рабочей температуры. Блок управления двигателя получает данные о температуре отработавших газов перед катализатором восстановления от датчика температуры ОГ 4 G648.
Раствор мочевины забирается насосом мочевины из бака мочевины и под давлением примерно 5 бар прокачивается через обогреваемый трубопровод мочевины к форсунке мочевины. Форсунка мочевины управляется блоком управления двигателя и впрыскивает мочевину в дозируемом количестве в трубопровод системы выпуска ОГ. Впрыснутая мочевина подхватывается потоком ОГ и равномерно распределяется микшером в отработавших газах. На участке к восстановительному катализатору, так называемом гидролизном участке, мочевина распадается на аммиак (NH3) и углекислый газ (CO2). В восстановительном катализаторе аммиак (NH3) вступает в реакцию с оксидами азота (NOх), образуя азот (N2) и воду (H2O). Коэффициент полезного действия системы SCR определяется Н-окси-датчиком(датчиком содержания окиси азота). Для того чтобы блок управления двигателя дал команду на впрыск мочевины, должны быть выполнены следующие условия:
— Восстановительный катализатор достиг рабочей температуры примерно 200°C.
— При низкой температуре окружающей среды обеспечено достаточное количество жидкой мочевины для впрыска.
При следующих условиях впрыск мочевины блоком управления двигателя прерывается:
— При малом объёмном потоке ОГ, например на холостом ходу.
— Когда температура ОГ снижается слишком сильно и рабочая температура восстановительного катализатора не достигается.
Принцип действия.
Гидролизный участок находится между форсункой мочевины и восстановительным катализатором. Там из восстановителя (водного раствора мочевины) образуется необходимый для восстановления оксидов азота аммиак (NH3). Это происходит в результате реакции термолиза и гидролиза впрыснутой мочевины. Когда мочевина впрыскивается в поток горячих ОГ, вначале испаряется вода. Тщательное смешивание и равномерное распределение мочевины и отработавших газов очень важно!
До входа в катализатор SCR мочевина должна полностью испариться. Чем выше равновесное распределение, тем выше коэффициент полезного действия восстановительного катализатора.
Термолиз = химическая реакция, при которой в результате нагревания исходное вещество распадается на несколько веществ.
Гидролиз = распад химического соединения в результате реакции с водой.
При термолизе восстановитель (водный раствор мочевины) распадается на аммиак и изоциановую кислоту. CO(NH2)2 b NH3 + HNCO мочевина b аммиак + изоциановая кислота.
За этим следует реакция гидролиза, при которой изоциановая кислота реагирует с содержащейся в ОГ водой. При этом возникает ещё одна молекула аммиака и углекислый газ. HNCO + H2O b NH3 + CO2 изоциановая кислота + вода b аммиак +углекислый газ.
А теперь немного об обходе и отключении.
Как и все отечественные коллеги, купив благодаря таможенному кодексу европятую машину, я был полон планов избавиться от ненужной, непонятной и пугающей системы подачи мочевины.
Сразу оговорюсь: просто, без последствий, её отключить нельзя.
При отключении питания системы, САN-шины или отдельных датчиков блок управления двигателем выдаст ошибку. На рено-вольво это будет МИД128 ПСИД229 ФМИ7. Мощность двигателя будет ограничена на 30%, расход вырастет до 40л/100км.
Но на достигнутом я, должен признаться, не остановился. Подключил питание и почесал голову. И вместо мочевины залил водный дистиллят. Машина поехала, и вроде как расход снизился. Но не до конца(об этом чуть позже).
Потом мне изрядно надоела беготня с водой. Порывшись в инете, я узнал, что за загадочный раствор эта мочевина. Оказалась, это просто водный 32,6% раствор карбамида, который широко используется в сельском хозяйстве и продаётся на любом сельхозрынке.
Подсчитав себестоимость литра (получилось 9руб./литр готового раствора), я было подумал, что выход найден. После заливки раствора машина пошла чуть резвее (хотя и на дистилляте она ошибок не выдавала), и ещё чуть-чуть снизился расход. то есть я достиг желаемых 28,9л/100 км с 20 тоннами и с кондиционером. Но нашлось одно но.
А именно: фильтр реагента стоит не ДО насоса, а ПОСЛЕ. А поскольку жидкость была не совсем, скажем так, чистой, то фильтр (о существовании которого я не знал, а официалы не сочли нужным сменить при ТО) забился, и насос начал выдавливать реагент в корпус блок-насоса. Где расположен заодно и процессор блока, имеющий 2 блока памяти, два процессора, и ещё много всякой мелкой электроники. Естественно, в кратчайшие сроки всё было разъедено, замкнуто и выведено из строя. Новый модуль-насос предлагается по цене от 126 до 150 тысяч у российских официалов, и по цене 1300-1500 евро у польских и литовских поставщиков. Мне повезло. Я купил такой модуль за 1000 евро в Питере, и самостоятельно аккуратно установил. И прекратил на этом эксперименты по борьбе с мочевиной.
Пусть живёт, себе дороже выходит.
В заключении несколько слов о ЧАСТИЧНОМ обходе.
Да, блок мочевины можно обмануть на 90%. Путём изготовления схемы-эмулятора, который будет подавать в блок управления двигателем некие усреднённые показания (сопротивления) датчиков и имитировать насос и датчик уровня (либо имитирует замерзание системы).
Сам насос будет, естественно, стоять, в баке будет пусто, и машина почти поверит в исправность системы и НЕ активизирует аварийный (ingine spesial limited) режим. Но некая ошибка о неправильной работе системы будет гореть. И расход на 2-4 литра будет повышен. А почему?
Да потому, что в пылу борьбы с мочевиной мы забыли про систему ЕГР, про рециркуляцию отработавших газов, имеющую свой собственный, отдельный Н-Окси датчик. И этот датчик будет прекрасно видеть, что количество Н-оксида превышает предельные значения, и будет слегка ограничивать подачу топлива. Падение мощности будет незаметным на машинах 400-500 лошадиных сил, и расход вырастет незаметно, на пару-тройку литров. Но вырастет. То же самое и с имитацией замерзания системы. Электронные мозги машины прекрасно увидят несоответствие показаний датчиков температуры уличного воздуха, температуры поступающего в двигатель воздуха и температуры реагента.
+3литра на 100км=+51рубль на 100 км.
400-600 мЛ мочевины/100км по 50 руб/л=20-30 руб.
Так что на мочевине хоть и незначительно, но выгодней (точнее, чуть менее убыточно)
Так что вот. Делайте выводы. Может быть, моя излишняя самонадеянность и последующий печальный опыт послужат кому-нибудь примером.
Источник
Сажевый фильтр и впрыск мочевины: зачем нужны, почему выходят из строя и как решаются проблемы
Эти системы призваны вписать двигатели в жесткие экологические требования, но они вовсе не вечные, особенно если режимы эксплуатации далеки до идеальных. Как работает «экология», как влияет на двигатель и его системы? И почему все так стремятся от нее избавиться?
Сажевый фильтр
Что это такое и как работает? Задача DPF-фильтра – улавливать мельчайшие частицы, которые содержатся в выхлопных газах современных двигателей и могут проникать вглубь наших дыхательных путей (именно этим они более опасны больших хлопьев старых моторов – те до наших легких не доходят). Изначально это касалось только дизельных моторов, но последние годы такими фильтрами оснащают и бензиновые двигатели. По мере накопления задержанных частиц фильтр забивается и требует прожига (регенерации).
Системы контроля у разных производителей могут отличаться в деталях, но принцип один. При достижении определенного уровня сопротивления фильтра автоматически включается режим регенерации. Система задействует мощные электрические потребители, включает послевпрыск – все это позволяет увеличить нагрузку на двигатель, повысить температуру выхлопных газов, которые и прожигают фильтр. На некоторых двигателях PSA используется впрыск специальной присадки (йолиса), позволяющей проводить регенерацию при меньших температурах. В чем-то эта «надстройка» системы похожа на впрыск мочевины, возможно, поэтому некоторые их и путают или принимают одну за другую.
Для включения автоматического режима должны быть соблюдены определенные условия: двигатель должен быть прогрет, на протяжении какого-то времени постоянно работать на средних или высоких оборотах, например, когда автомобиль в течение получаса движется по трассе. Если же имеются лишь короткие городские поездки, условий для регенерации не возникает, а фильтр продолжает забиваться. В этом случае система выводит на панель сообщение о необходимости регенерации.
При обращении в сервис может использоваться режим принудительного прожига. В зависимости от подхода производителя он может производиться на месте или в движении, но в любом случае двигатель прогревается и выводится на большие обороты, используется специальный режим работы как самого мотора, так и ряда систем, что в итоге обеспечивает условия для прожига.
Почему возникают проблемы и чем они чреваты? Отсутствие возможности регенерации в автоматическом режиме (короткие поездки), игнорирование сообщений о необходимости принудительного прожига приводят к тому, что фильтр забивается настолько, что в дальнейшем его восстановление невозможно. Ускоряют процесс проблемы с EGR или системой наддува, что приводит к увеличенному сажеобразованию. Также на срок службы фильтра, а без форс-мажорных обстоятельств он оценивается в 200-250 тыс. км, влияет моторное масло: для моделей с DPF-фильтром оно должно соответствовать определенной спецификации, но часто владельцы не заморачиваются…
При забитом фильтре система чаще включает режим рециркуляции, что приводит к увеличению расхода топлива, а постоянное включение послевпрыска чревато тем, что масло разжижается топливом со всеми вытекающими из этого последствиями. Также возникает газовый подпор, который влияет на работу двигателя (потеря тяги, отзывчивости на «газ») и провоцирует сокращение ресурса турбины. Другими словами, помимо ухудшения эксплуатационных качеств двигателя продолжительная езда с неисправным сажевым фильтром грозит привести к проблемам с другими узлами. Поэтому вопрос надо как-то решать.
Как «лечится»? Первое: важно установить не только сам факт того, что источник проблем именно сажевый фильтр, но по возможности определить причину выхода его из строя. Как говорят специалисты, часто «непроходимости» фильтра способствуют проблемы с другими системами автомобиля. Считайте это тревожным звоночком, который лучше не игнорировать.
Что же касается самого фильтра, то цивилизованное решение – замена на новый. Проблема в цене: в зависимости от марки и модели автомобиля даже «лицензия» может стоить 500-1000$, «оригинал» – в разы дороже. Б/у детали встречаются, но ведь и у них свой остаточный ресурс. Есть вариант «мойки» фильтра, но он целесообразен только в некоторых случаях и не гарантирует, что проблема не повторится в будущем, особенно если не устранены причины ускоренного засорения фильтра. Поэтому, как правило, владельцы предпочитают от него вообще избавиться.
В последнем случае важно, чтобы физическое и программное удаление было проведено грамотно, иначе будут появляться ошибки, но даже при их отсутствии есть риск некорректной работы двигателя и его систем – все это приводит к ухудшению эксплуатационных качеств и вероятному возникновению проблем с тем же наддувом.
Впрыск мочевины
Что это такое и как работает? С переходом на последние экологические стандарты в дизельных двигателях появилась система селективной каталитической нейтрализации (Selective catalytic reduction – SCR). Реагент AdBlue (32,5-процентный раствор карбамида в деминерализованной воде) в точно выверенных порциях впрыскивается в поток выхлопных газов и нейтрализует вредные оксиды азота: в результате возникающих химических процессов они разлагаются на азот и воду, которые уже не представляют вреда для здоровья.
AdBlue заливается в специальный бак (заправочная горловина обычно выведена под общий лючок, хотя может располагаться под капотом или в багажном отделении), расход реагента составляет порядка 5-6% расходуемого дизтоплива, то есть заправка требуется каждые несколько тысяч километров (зависит от емкости бака). При отсутствии жидкости или появлении проблем с ее подачей двигатель переходит в аварийный режим: не развивает полную мощность, расход топлива обычно увеличивается, на панель приборов выводится сообщение о проблеме функционирования SCR.
Почему возникают проблемы и чем они чреваты? Прежде всего, система очень требовательна к чистоте AdBlue, условиям хранения, транспортировки и заправки. Например, раствор не должен соприкасаться с другими материалами и веществами – в противном случае могут образоваться соли, из-за которых повреждается катализатор. Важно хранить реагент в заводской таре, не использовать для хранения или при заправке старые канистры или лейки, которые используются и для других целей.
Несмотря на простой состав реагента, существует риск использования некачественного AdBlue, при изготовлении которого применялся карбамид с примесями, и это тоже чревато проблемами при длительном использовании такого раствора.
Важно помнить и о том, что кристаллизация AdBlue начинается при -11,5°С, поэтому хранить его следует при более высокой температуре, но не выше +25°С. Качества реагента после разморозки не изменяются, но перед заправкой важно убедиться, что он вернулся в жидкое состояние. Также именно из-за физических качеств раствора важно, чтобы была исправна часть системы, отвечающая за подогрев AdBlue и его циркуляцию в системе (чтобы избежать кристаллизации в магистралях, раствор откачивается из них обратно в бак), в противном случае есть вероятность, что в сильный мороз система не сможет правильно функционировать.
Проблемы, с которыми сталкиваются владельцы машин с SCR, связаны как раз с неисправностями системы подогрева, с выходом из строя насоса, клапана обратной перекачки либо с низкой проходимостью AdBlue. В любом случае это приводит к нарушению функционирования системы, некорректному впрыску реагента или вообще к невозможности его осуществить. Как правило, в этом случае двигатель опять же переходит в специальный режим работы, хотя физически система на его работу не влияет – это лишь программное решение, призванное соблюдать требования экологического стандарта.
Как «лечится»? По-хорошему диагностика позволяет определить, по какой причине SCR не функционирует так, как должно, проблемный узел меняется либо производится ремонт, и все приходит в норму. Но высокая стоимость восстановления работоспособности системы, а чаще даже просто желание владельца или исполнителя решить вопрос кардинальным способом (нет системы – нет проблемы!) приводит к тому, что блок управления двигателем перепрограммируют или устанавливают эмулятор работы системы. При этом физически, как правило, SCR остается целиком или с минимальным демонтажем (но важно понимать, что длительное бездействие системы увеличит стоимость ее восстановления в дальнейшем, если владелец решит ее снова «включить»: как минимум потребуется ее промывка). Если все сделано грамотно, отключение системы на работу двигателя не влияет. Ну а моральный аспект удаления «экологии» – тема для отдельного разговора.
Источник