Urea en motors dièsel: per què, composició, consum, preu, parada
Contingut
La majoria dels automobilistes moderns, que defineixen el cotxe més pràctic, presten atenció no només a la potència de la unitat de potència i al confort que s’ofereix a l’interior. Per a molts, l’economia del transport és de gran importància. No obstant això, en crear cotxes amb un consum de combustible reduït, els fabricants es guien més per les normes ambientals (un ICE més petit emet substàncies menys nocives).
El reforçament de les normes ecològiques va obligar els enginyers a desenvolupar nous sistemes de combustible, modificar els sistemes de transmissió existents i equipar-los amb equips addicionals. Tothom sap que si reduïu la mida del motor, perdrà potència. Per aquest motiu, en els motors moderns de combustió interna de petit desplaçament, són cada vegada més habituals els turbocompressors, els compressors, tot tipus de sistemes d’injecció, etc. Gràcies a això, fins i tot una unitat d’1.0 litres és capaç de competir amb el motor de 3.0 litres d’un rar esportiu.
Si comparem motors de gasolina i dièsel (es descriu la diferència en aquests motors en una altra ressenya), llavors les modificacions amb un volum idèntic funcionant amb combustible pesat definitivament consumiran menys combustible. Això es deu al fet que qualsevol motor dièsel està equipat amb un sistema d'injecció directa per defecte. Es descriuen més detalls sobre el dispositiu d’aquest tipus de motors aquí.
No obstant això, els motors dièsel no són tan senzills. Quan es crema combustible dièsel, s’emeten substàncies més nocives, motiu pel qual els vehicles equipats amb un motor similar contaminen el medi ambient més que un anàleg de gasolina. Per fer el cotxe més segur en aquest sentit, el sistema d’escapament inclou filtre de partícules и catalitzador... Aquests elements eliminen i neutralitzen hidrocarburs, òxids de carboni, sutge, diòxid de sofre i altres substàncies nocives.
Amb els anys, les normes ambientals, especialment per als motors dièsel, s’han endurit. De moment, a molts països hi ha prohibida l’operació de vehicles que no compleixen els paràmetres Euro-4 i, de vegades, fins i tot superiors. Per tal que el motor dièsel no perdi la seva rellevància, els enginyers han equipat les unitats (començant per modificacions de la norma ecològica Euro4) amb un sistema addicional de neteja de gasos d’escapament. Es diu SCR.
Juntament amb ella, la urea s’utilitza per al combustible dièsel. Tingueu en compte per què es necessita aquesta solució al cotxe, quin és el principi de funcionament d’aquest sistema de neteja i quins són els seus avantatges i desavantatges.
Què és la urea per a un motor dièsel
La mateixa paraula urea significa una substància que conté sals d’àcid úric, producte final del metabolisme dels mamífers. S’utilitza activament a l’agricultura, però no s’utilitza en estat pur a la indústria de l’automòbil.
Per als motors dièsel, s’utilitza una solució especial, un 40% que consisteix en una solució aquosa d’urea i un 60% d’aigua destil·lada. Aquesta substància és un neutralitzant químic que reacciona amb els gasos d’escapament i converteix els òxids de carboni, hidrocarburs i òxids de nitrogen nocius en gas inert (inofensiu). La reacció converteix les fuites nocives en diòxid de carboni, nitrogen i aigua. Aquest fluid també s’anomena AdBlue per utilitzar-lo en el sistema de tractament de gasos d’escapament.
Molt sovint, s’utilitza un sistema similar en vehicles comercials. El camió tindrà un dipòsit addicional, el coll d’ompliment del qual es troba a prop del forat d’ompliment de combustible. El camió s’alimenta no només amb gasoil, sinó que també s’ha d’abocar una solució d’urea en un dipòsit separat (un líquid preparat que es ven en llaunes). El consum de la substància depèn del tipus de sistema de combustible i de la eficàcia del motor.
Normalment, un cotxe modern (per cert, un gran nombre de models de passatgers que utilitzen combustible pesat també reben aquest sistema de neutralització) és capaç de produir del dos al sis per cent d’urea de la quantitat total de combustible consumit. A causa del fet que la injecció està controlada per sistemes electrònics d’alta precisió i que el funcionament del propi sistema es realitza mitjançant sensors NO, cal afegir reactiu al dipòsit amb molta menys freqüència que repostar el cotxe. Normalment, es necessita repostar al cap d’uns 8 mil quilòmetres (depenent del volum del tanc).
El fluid per al funcionament del sistema d’escapament no s’ha de barrejar amb gasoil, ja que no és inflamable per si sol. A més, una gran quantitat d'aigua i productes químics desactivaran ràpidament la bomba de combustible d'alta pressió (es descriu el seu funcionament aquí) i altres components importants del sistema de combustible.
Per a què serveix un motor dièsel
En els cotxes moderns, els catalitzadors s’utilitzen per neutralitzar els productes de combustió. El seu panal està fet de metall o material ceràmic. Les modificacions més habituals es recobren internament amb tres tipus de metalls: rodi, pal·ladi i platí. Cadascun d’aquests metalls reacciona amb els gasos d’escapament i neutralitza els hidrocarburs i el monòxid de carboni en condicions d’alta temperatura.
La producció és una barreja de diòxid de carboni, nitrogen i aigua. No obstant això, els gasos de gasoil també contenen alts nivells de sutge i òxid de nitrogen. A més, si el sistema d’escapament es modernitza per eliminar una substància nociva, això té un efecte secundari: el contingut de l’altre component augmenta proporcionalment. Aquest procés s’observa en diferents modes de funcionament de la unitat de potència.
Per eliminar el sutge de l’escapament, s’utilitza un parany o filtre de partícules. El flux passa per les petites cèl·lules de la peça i el sutge s’assenta a les seves vores. Amb el pas del temps, aquesta pantalla s’obstrueix i el motor activa la crema de plaques, ampliant així la vida útil del filtre.
Tot i la presència d’elements addicionals al sistema d’escapament del cotxe, totes les substàncies nocives no estan completament neutralitzades. Per això, la nocivitat del motor del cotxe no es redueix. Per millorar el transport mediambiental, s’ha desenvolupat un altre sistema addicional per netejar o neutralitzar els gasos d’escapament del gasoil.
La neutralització SCR està dissenyada per combatre l’òxid nítric. S'instal·la de manera predeterminada en tots els vehicles dièsel que compleixin la normativa Euro 4 i posteriors. A més de l’escapament net, gràcies a l’ús d’urea, el sistema d’escapament pateix menys dipòsits de carboni.
Com funciona el sistema
La presència d’un sistema de neutralització permet adaptar el vell motor de combustió interna a les normes ecològiques modernes. L’ús de SCR és possible en alguns cotxes com a equipament addicional, però per això cal modernitzar el sistema d’escapament automàtic. El propi sistema funciona en tres etapes.
Etapes de neteja de gasos residuals
Quan es crema combustible al cilindre, a la carrera d’escapament mecanisme de distribució de gas obre les vàlvules d’escapament. El pistó empeny els productes de combustió un col·lector d’escapament... A continuació, el flux de gas entra al filtre de partícules, on es conserva el sutge. Aquest és el primer pas per netejar els gasos d’escapament.
El corrent, ja netejat de sutge, surt del filtre i es dirigeix cap al catalitzador (alguns models de sutge són compatibles amb el catalitzador de la mateixa carcassa), on es neutralitzaran els gasos d’escapament. En aquesta etapa, fins que el gas calent no entra al neutralitzador, s’aplica una solució d’urea a la canonada.
Com que el corrent encara és molt calent, el líquid s’evapora immediatament i s’allibera amoníac de la substància. L'acció de l'alta temperatura també forma àcid isocianic. En aquest moment, l'amoníac reacciona amb l'òxid nítric. Aquest procés neutralitza aquest gas nociu i forma nitrogen i aigua.
La tercera etapa té lloc al propi catalitzador. Neutralitza altres substàncies tòxiques. A continuació, el flux va cap al silenciador i es descarrega al medi ambient.
Segons el tipus de motor i el sistema d’escapament, la neutralització seguirà un principi similar, però la instal·lació en si pot semblar diferent.
Composició líquida
Alguns conductors tenen una pregunta: si la urea és producte de l’activitat vital del món animal, és possible fabricar aquest líquid pel vostre compte? En teoria, és possible, però els fabricants no recomanen fer-ho. Una solució casolana d’urea no complirà els requisits de qualitat per al seu ús en màquines.
I hi ha diverses raons per això:
- La urea, que sovint s’inclou en molts fertilitzants minerals, es pot considerar com una alternativa per crear una solució. Però no podeu anar a la botiga agrícola més propera a comprar-la. La raó és que els grànuls de fertilitzants es tracten amb una substància especial que impedeix que el material a granel s’acobli. Aquest reactiu químic és perjudicial per als elements del sistema de purificació de productes de combustió. Si prepareu una solució basada en aquest fertilitzant mineral, la instal·lació fallarà molt ràpidament. Cap sistema de filtre és capaç de filtrar aquesta substància nociva.
- La producció d’adobs minerals s’associa amb l’ús de biuret (la massa final d’aquest reactiu pot contenir al voltant de l’1.6 per cent). La presència d’aquesta substància escurçarà significativament la vida útil del convertidor catalític. Per aquest motiu, en la fabricació d'AdBlue, en última instància, només es pot incloure una petita fracció de biuret (no més del 0.3 per cent del volum total) a la seva composició.
- La solució en si es crea a base d’aigua desmineralitzada (les sals minerals obstrueixen la bresca del catalitzador, cosa que el deixa ràpidament fora d’acció). Tot i que el preu d’aquest líquid és baix, si s’afegeix el preu dels fertilitzants minerals i el temps dedicat a fer la solució al seu cost, el cost del producte acabat no diferirà molt de l’anàleg industrial. A més, un reactiu preparat a casa és nociu per al cotxe.
Una altra pregunta freqüent sobre l’ús d’urea per als motors dièsel: es pot diluir amb aigua per motius d’economia? Ningú prohibirà fer-ho, però no es poden aconseguir estalvis d’aquesta manera. El motiu és que el sistema de postratament de l’escapament està equipat amb dos sensors configurats per determinar la concentració de NO en els productes de combustió.
Un sensor es col·loca davant del catalitzador i l’altre a la seva sortida. El primer determina la quantitat de diòxid de nitrogen dels gasos d’escapament i activa el sistema de neutralització. El segon sensor determina la eficiència del procés. Si la concentració d’una substància nociva a l’escapament supera el nivell permès (32.5%), donarà un senyal que la quantitat d’urea és insuficient i el sistema augmenta el volum de fluid. Com a resultat d’una solució diluïda, desapareixerà més aigua i s’acumularà més aigua al sistema d’escapament (es descriu com tractar-la) per separat).
Per si mateixa, la urea sembla cristalls de sal inodors. Es poden dissoldre en un dissolvent polar com amoníac, metanol, cloroform, etc. El mètode més segur per a la salut humana és la dissolució en aigua destil·lada (els minerals que formen part de l’aigua ordinària formaran dipòsits al bresca del catalitzador).
A causa de l’ús de productes químics en la preparació de la solució, el desenvolupament de la urea es duu a terme sota la supervisió o amb l’aprovació de l’Associació de la Indústria de l’Automoció (VDA).
Avantatges i desavantatges
L’avantatge més important d’utilitzar urea en motors dièsel és una eliminació més completa de substàncies tòxiques que s’alliberen durant la combustió del combustible dièsel. Aquest fluid permet que el vehicle compleixi la norma ambiental fins a Euro6 (això està influït per les característiques de la pròpia unitat i el seu estat tècnic).
Cap dels components tècnics del motor canvia, de manera que tots els avantatges de l’ús d’urea només s’associen a la nocivitat de les emissions i a les conseqüències que se’n deriven. Per exemple, quan creui la frontera europea, el propietari del vehicle no haurà de pagar un impost ni una multa elevats si el sistema d’aquest país deixa de funcionar.
El subministrament de combustible és poc freqüent. El consum mitjà és d’uns 100 ml. durant 100 quilòmetres. Tot i això, aquest és un indicador per a un turisme. Un contenidor de 20 litres sol ser suficient per fer 20 km. Pel que fa al camió, el consum mitjà d’urea és d’uns 1.5 litres per cada 100 km. Depèn del volum del motor.
La substància es pot abocar directament al dipòsit situat al compartiment del motor o bé a un coll especial situat a prop del forat d’ompliment del dipòsit de combustible.
Tot i els avantatges evidents del sistema d’innovació, té un gran nombre de desavantatges. Considerem-los per facilitar la determinació de si utilitzar aquesta neutralització o no:
- Si falla un component del sistema, reparar-lo serà car;
- Per a una neutralització eficaç, cal utilitzar combustible d’alta qualitat (combustible dièsel baix en sofre);
- El desavantatge més gran no està associat amb el sistema en si, sinó amb un gran nombre de líquids falsificats al mercat de la CEI (gairebé la meitat dels béns venuts són falsificats);
- La presència d’un sistema de neutralització encareix el vehicle;
- A més de subministrar combustible amb gasoil, heu de controlar el subministrament d'AdBlue;
- El funcionament de la urea es complica pel fet que en gelades severes (-11 graus) es congela. Per aquest motiu, l’escalfament líquid s’utilitza en moltes modificacions;
- El líquid és reactiu i pot causar cremades o irritació si entra en contacte amb les mans. Si la mà desprotegida està en contacte amb la substància, cosa que sovint passa quan es fa un combustible d’un recipient gran, s’ha de rentar bé el líquid;
- Al territori de la CEI, hi ha molt poques estacions de servei on, si cal, pugueu reposar una quantitat addicional d’urea d’alta qualitat. Per aquest motiu, heu de comprar líquid amb un marge i portar-lo amb vosaltres si teniu previst un viatge llarg;
- El líquid conté amoníac que, quan s’evapora, perjudica les vies respiratòries humanes.
Tenint en compte un gran nombre de desavantatges, molts automobilistes decideixen apagar aquest sistema.
Com desactivar
Hi ha diverses maneres de desactivar la neutralització dels gasos d’escapament del gasoil:
- Congelar el sistema. Abans d’utilitzar aquest mètode, heu d’assegurar-vos que el SCR no té errors a l’electrònica. La línia es redissenya de manera que l’electrònica l’interpreta com si la urea estigués congelada. En aquest cas, la unitat de control no activa la bomba fins que el sistema no es congela. Aquest mètode és adequat per a dispositius que no proporcionen escalfament de reactius.
- Apagat del programari. En aquest cas, la unitat de control parpelleja o es fan alguns ajustos al funcionament del sistema electrònic.
- Instal·lació de l'emulador. En aquest cas, el SCR es desconnecta del circuit elèctric i, de manera que la unitat de control no solucioni l’error, es connecta un emulador digital especial que envia un senyal que el sistema funciona correctament. En aquest cas, la potència del motor no varia.
Abans de procedir a la desconnexió de la neutralització, és important consultar amb un especialista, perquè cada cas individual pot tenir els seus propis matisos. Tanmateix, segons l’autor d’aquesta revisió, per què comprar un cotxe car per apagar-hi alguna cosa i després pagar diners per reparacions costoses a causa d’aquesta intervenció?
A més, oferim una breu revisió en vídeo del funcionament d’una de les varietats del sistema SCR:
Preguntes i respostes:
Per a què serveix la urea per a un motor dièsel? És una substància que s'afegeix per eliminar els gasos nocius a l'escapament d'un motor dièsel. Aquest sistema és necessari per complir amb l'estàndard ecològic Euro4 - Euro6.
Com funciona la urea amb el gasoil? En el procés d'escalfament i reacció química, l'amoníac urea reacciona amb l'òxid de nitrogen (el gas més nociu del gasoil cremat), donant lloc a la formació de nitrogen i aigua.
