Система SCR

Прежде чем понять, что такое SCR, нужно понять, что такое стандарты «Евро-4» или «Евро-5». Этим термином сокращённо называют Правила ЕЭК ООН — Европейской экономической комиссии Организации объединенных наций. В 1958 году в Женеве эта комиссия приняла «Соглашение о стандартизации транспортных средств» - нечто вроде привычных нам ГОСТов. В правилах, принятых в рамках этого соглашения, указаны требования к безопасности и экологичности абсолютно всего транспорта: от мотороллеров до поездов — регламентируется уровень шума, количество ремней безопасности, конструкция сцепных устройств...

Два пути

В числе прочего, содержатся в правилах и требования к токсичности выхлопа: оговаривается содержание в выхлопных газах углеводородов, оксидов азота, угарного газа и твёрдых частиц (например, сажи). Экологические стандарты, содержащиеся в «Евро-1», заработали в 1992 году. В настоящее время в Европе действует уже «Евро-5», а через три года вступают в силу стандарты «Евро-6».

С твёрдыми частицами автопроизводители справились с помощью сажевых фильтров, а с СО и СН — с помощью каталитических нейтрализаторов на основе платины, родия и палладия. Основную проблему на сегодняшний день представляет четвёртый контролируемый компонент выхлопа — оксиды азота (NO_x). Инженеры автоконцернов предложили два варианта решения этой проблемы: EGR и SCR.

EGR (Exhaust Gas Recirculation) – рециркуляция выхлопных газов. На двигателях с EGR часть выхлопных газов подается во впускной коллектор. Это снижает температуру сгорания топливо-воздушной смеси в цилиндрах и уменьшает образование NO_x. К сожалению, при этом уменьшается мощность двигателя, падает ресурс сажевого фильтра, сильнее загрязняется масло, повышается требовательность к качеству топлива. Кроме того, EGR может обеспечить «Евро-4», но не «Евро-5».

SCR (Selective Catalytic Reduction) — выборочное каталитическое восстановление. В этой системе оксиды азота превращаются в азот и воду по такой схеме: «3NO + 2NH₃ > N₂ + 3H₂O». NH₃ – это химическая формула аммиака. Чтобы доставить аммиак в выхлопные газы, в выпускной тракт впрыскивается специальная жидкость под названием AdBlue (NH₂CONH₂ + H₂O), которая из-за высокой температуры мгновенно распадается на углекислый газ и аммиак.

Недостатков, свойственных системе EGR, SCR не имеет, но платить за это приходится появлением дополнительной расходной жидкости.

Устройство SCR

Устроена система SCR следующим образом. Бак для AdBlue стоит рядом с кабиной грузовика. Выполнен он, как правило, из пластика. AdBlue почти не расширяется при замерзании, поэтому разрыва бака можно не бояться.

Внутри бака предусмотрен подогрев — змеевик, соединенный с системой охлаждения двигателя. После бака установлен насос, создающий давление жидкости в магистрали. Магистраль подогревается электрически. После насоса стоит дозирующее устройство, объединенное с блоком управления системой SCR. Впрыск должен быть достаточно точным, чтобы количество жидкости точно соответствовало объёму выхлопных газов в каждый конкретный момент. Непосредственно перед катализатором стоит форсунка, подающая AdBlue в выпускной тракт.

В системе предусмотрены два фильтра AdBlue – грубой и тонкой очистки, стоящие, соответственно, после бака и после насоса. Катализатор, в который впрыскивается AdBlue, также нестандартный — в нем используется не платина, а ванадий. Именно в присутствии оксида этого металла реакция нейтрализации NO_x идет особенно активно. Ванадий не разрушается от серы, поэтому автомобили с SCR не так требовательны к качеству дизельного топлива.

Стоит сказать, что система SCR уже ставится и на легковые автомобили, но принципиально конструкция не отличается.

Как обмануть SCR?

У водителя, впервые познакомившегося с принципом работы системы SCR, сразу возникают вопросы — что будет, если не заливать AdBlue в бак? Если разбавить ее водой? Если просто заливать воду? Экономия-то на заправке жидкостью может выйти неплохая.

Если AdBlue закончится, блок управления двигателем включит аварийный режим работы с ограничением подачи топлива и уменьшением крутящего момента примерно на треть. Делается это для того, чтобы снизить выброс оксидов азота. Однако и в аварийном режиме выхлоп будет настолько «грязным», что не выполнит даже нормы Евро-2! Разумеется, о езде по европейским дорогам, где может встретиться пункт экологического контроля, не может идти и речи.

Но не только этим плохо отсутствие AdBlue в баке. В аварийном режиме расход топлива увеличивается на 2-3 литра, поэтому сэкономить на заправке жидкостью не получится.

Еще хуже, если в баке окажется поддельная жидкость, разлитая где-нибудь на отечественном заводе удобрений. Не полностью растворившиеся кристаллы карбамида могут испортить насос, форсунку или дозатор, забить фильтры. Посторонние примеси, оказавшиеся в AdBlue, например, соли металлов в недостаточно очищенной воде, могут попасть в катализатор и забить поры или снизить активность оксида ванадия. В крайних случаях это может даже вызвать повреждения двигателя от увеличения противодавления отработавших газов. Наконец, сильно разбавленная AdBlue или чистая вода могут замерзнуть в компонентах SCR, разрушив их.

Народные умельцы уже предлагают встроить в грузовик «обманку», отключающую впрыск AdBlue. Как правило, они эмулируют сигнал датчика, создавая для контроллера иллюзию замерзшего бака. В этом случае блок управления, разумеется, отключает подачу жидкости. Однако система управления SCR настолько сложна и контролирует столько параметров, что подобные хитрости в лучшем случае приведут к увеличению токсичности выхлопа и расхода дизтоплива, а почти наверняка и к уменьшению срока службы компонентов системы SCR и выхлопного тракта.

Что дальше?

Версии системы SCR для стандарта Евро-5 отличаются увеличенным размером катализатора, более мощным насосом и, соответственно, большим расходом AdBlue.
А грузовики, выполняющие нормы Евро-6, помирили сторонников разных систем нейтрализации NO_x. Они используют одновременно SRC и EGR.