Urea en motores diésel: por qué, composición, consumo, precio, parada

La mayoría de los automovilistas modernos, que definen el automóvil más práctico, prestan atención no solo a la potencia de la unidad de potencia y la comodidad que se ofrece en el interior. Para muchos, la economía del transporte es de gran importancia. Sin embargo, al crear automóviles con un consumo de combustible reducido, los fabricantes se guían más por los estándares ambientales (un ICE más pequeño emite sustancias menos nocivas).

El endurecimiento de los estándares ecológicos obligó a los ingenieros a desarrollar nuevos sistemas de combustible, modificar los sistemas de propulsión existentes y equiparlos con equipos adicionales. Todo el mundo sabe que si reduce el tamaño del motor, perderá potencia. Por ello, en los modernos motores de combustión interna de pequeña cilindrada son cada vez más habituales los turbocompresores, compresores, todo tipo de sistemas de inyección, etc. Gracias a esto, incluso una unidad de 1.0 litros es bastante capaz de competir con el motor de 3.0 litros de un automóvil deportivo poco común.

Si comparamos motores de gasolina y diesel (la diferencia en tales motores se describe en otra reseña), las modificaciones con un volumen idéntico que funcionan con combustible pesado definitivamente consumirán menos combustible. Esto se debe al hecho de que cualquier motor diesel está equipado con un sistema de inyección directa por defecto. Se describen más detalles sobre el dispositivo de este tipo de motores. aquí.

Sin embargo, los motores diesel no son tan simples. Cuando el combustible diesel se quema, se emiten más sustancias nocivas, por lo que los vehículos equipados con un motor similar contaminan el medio ambiente más que un análogo de gasolina. Para que el automóvil sea más seguro en este sentido, el sistema de escape incluye filtro particular и Catalizador... Estos elementos eliminan y neutralizan hidrocarburos, óxidos de carbono, hollín, dióxido de azufre y otras sustancias nocivas.

A lo largo de los años, se han endurecido las normas medioambientales, especialmente para los motores diésel. Por el momento, en muchos países existe una prohibición sobre la operación de vehículos que no cumplen con los parámetros Euro-4, y a veces incluso más. Para que el motor diésel no pierda su relevancia, los ingenieros han equipado las unidades (comenzando con modificaciones del estándar ecológico Euro4) con un sistema adicional de limpieza de gases de escape. Se llama SCR.

Junto con ella, la urea se utiliza como combustible diesel. Considere por qué se necesita esta solución en el automóvil, cuál es el principio de funcionamiento de dicho sistema de limpieza y también cuáles son sus ventajas y desventajas.

¿Qué es la urea para un motor diesel?

La palabra urea en sí misma significa una sustancia que contiene sales de ácido úrico, el producto final del metabolismo de los mamíferos. Se usa activamente en la agricultura, pero no se usa en su forma pura en la industria automotriz.

Para los motores diesel, se usa una solución especial, el 40 por ciento que consiste en una solución acuosa de urea y el 60 por ciento de agua destilada. Esta sustancia es un neutralizador químico que reacciona con los gases de escape y convierte los óxidos de carbono, los hidrocarburos y los óxidos de nitrógeno nocivos en un gas inerte (inofensivo). La reacción convierte los gases de escape dañinos en dióxido de carbono, nitrógeno y agua. Este fluido también se llama AdBlue para su uso en el sistema de tratamiento de gases de escape.

Muy a menudo, este sistema se utiliza en vehículos comerciales. El camión tendrá un tanque adicional, cuyo cuello de llenado se encuentra cerca del orificio de llenado de combustible. El camión se alimenta no solo con combustible diesel, sino que también se debe verter una solución de urea en un tanque separado (un líquido listo para usar que se vende en botes). El consumo de la sustancia depende del tipo de sistema de combustible y de la eficiencia con la que funciona el motor.

Por lo general, un automóvil moderno (por cierto, una gran cantidad de modelos de pasajeros que usan combustible pesado también reciben un sistema de neutralización de este tipo) es capaz de generar de dos a seis por ciento de urea de la cantidad total de combustible consumido. Debido al hecho de que la inyección está controlada por componentes electrónicos de alta precisión, y el funcionamiento del sistema en sí está nivelado por sensores de NO, debe agregar reactivo al tanque con mucha menos frecuencia que repostar el automóvil en sí. Por lo general, se requiere repostar después de aproximadamente 8 mil kilómetros (dependiendo del volumen del tanque).

El fluido para el funcionamiento del sistema de escape no debe mezclarse con combustible diesel, ya que no es inflamable por sí mismo. Además, una gran cantidad de agua y productos químicos desactivarán rápidamente la bomba de combustible de alta presión (se describe su funcionamiento aquí) y otros componentes importantes del sistema de combustible.

¿Para qué sirve en un motor diésel?

En los automóviles modernos, los catalizadores se utilizan para neutralizar los productos de combustión. Su panal está hecho de metal o material cerámico. Las modificaciones más comunes están recubiertas internamente con tres tipos de metales: rodio, paladio y platino. Cada uno de estos metales reacciona con los gases de escape y neutraliza los hidrocarburos y el monóxido de carbono en condiciones de alta temperatura.

La salida es una mezcla de dióxido de carbono, nitrógeno y agua. Sin embargo, el escape de diesel también contiene altos niveles de hollín y óxido de nitrógeno. Además, si el sistema de escape se moderniza para eliminar una sustancia nociva, esto tiene un efecto secundario: el contenido del otro componente aumenta proporcionalmente. Este proceso se observa en diferentes modos de funcionamiento de la unidad de potencia.

Para eliminar el hollín del escape, se utiliza una trampa o filtro de partículas. El flujo pasa a través de las pequeñas células de la pieza y el hollín se deposita en sus bordes. Con el tiempo, esta pantalla se obstruye y el motor activa la quema de placa, lo que prolonga la vida útil del filtro.

A pesar de la presencia de elementos adicionales en el sistema de escape del automóvil, todas las sustancias nocivas no están completamente neutralizadas. Debido a esto, la nocividad del motor del automóvil no se reduce. Para mejorar el respeto al medio ambiente del transporte, se ha desarrollado otro sistema adicional para limpiar o neutralizar los gases de escape de diesel.

La neutralización SCR está diseñada para combatir el óxido nítrico. Se instala por defecto en todos los vehículos diésel que cumplen con Euro 4 y superiores. Además de un escape limpio, gracias al uso de urea, el sistema de escape sufre menos depósitos de carbón.

Cómo funciona el sistema

La presencia de un sistema de neutralización permite que el antiguo motor de combustión interna se adapte a los estándares ecológicos modernos. El uso de SCR es posible en algunos automóviles como equipo adicional, pero para ello es necesario modernizar el sistema de escape del automóvil. El sistema en sí funciona en tres etapas.

Etapas de limpieza de gases residuales

Cuando el combustible se quema en el cilindro, en la carrera de escape mecanismo de distribución de gas abre las válvulas de escape. El pistón empuja los productos de combustión hacia un colector de escape... Luego, el flujo de gas ingresa al filtro de partículas, en el que se retiene el hollín. Este es el primer paso en la limpieza de gases de escape.

El chorro, ya limpio de hollín, sale del filtro y se dirige al catalizador (algunos modelos de hollín son compatibles con el catalizador en la misma carcasa), donde se neutralizarán los gases de escape. En esta etapa, hasta que el gas caliente ingrese al neutralizador, se rocía una solución de urea en la tubería.

1. ICE; 2. Unidad de control; 3. Tanque de reactivo; Filtro 4.DPF; 5. Escape parcialmente limpio; 6. Inyección de urea; 7. Catalizador SCR.

Dado que la corriente todavía está muy caliente, el líquido se evapora inmediatamente y se libera amoníaco de la sustancia. La acción de la alta temperatura también forma ácido isociánico. En este punto, el amoníaco reacciona con el óxido nítrico. Este proceso neutraliza este gas nocivo y forma nitrógeno y agua.

La tercera etapa tiene lugar en el propio catalizador. Neutraliza otras sustancias tóxicas. Luego, el flujo va al silenciador y se descarga al medio ambiente.

Dependiendo del tipo de motor y sistema de escape, la neutralización seguirá un principio similar, pero la instalación en sí puede verse diferente.

Composición fluida

Algunos automovilistas tienen una pregunta: si la urea es un producto de la actividad vital del mundo animal, ¿es posible producir ese líquido por su cuenta? En teoría, es posible, pero los fabricantes no recomiendan hacerlo. Una solución de urea casera no cumplirá con los requisitos de calidad para su uso en máquinas.

Y hay varias razones para esto:

1. La urea, que a menudo se incluye en muchos fertilizantes minerales, se puede considerar como una alternativa para crear una solución. Pero no puede ir a la tienda agrícola más cercana a comprarlo. La razón es que los gránulos de fertilizante se tratan con una sustancia especial que evita que el material a granel se apelmace. Este reactivo químico es perjudicial para los elementos del sistema de purificación de productos de combustión. Si prepara una solución a base de este fertilizante mineral, la instalación fallará muy rápidamente. Ningún sistema de filtrado es capaz de filtrar esta sustancia nociva.
2. La producción de fertilizantes minerales está asociada con el uso de biuret (la masa final de este reactivo puede contener alrededor del 1.6 por ciento). La presencia de esta sustancia acortará significativamente la vida útil del convertidor catalítico. Por esta razón, en la fabricación de AdBlue, en última instancia, solo una pequeña fracción de biuret (no más del 0.3 por ciento del volumen total) puede incluirse en su composición.
3. La solución en sí se crea a base de agua desmineralizada (las sales minerales obstruyen el panal del catalizador, lo que lo pone rápidamente fuera de acción). Aunque el precio de este líquido es bajo, si suma el precio del fertilizante mineral y el tiempo dedicado a hacer la solución a su costo, el costo del producto terminado no diferirá mucho del análogo industrial. Además, un reactivo preparado en casa es perjudicial para el automóvil.

Otra pregunta común con respecto al uso de urea para motores diésel: ¿se puede diluir con agua por motivos de economía? Nadie prohibirá hacer esto, pero no se pueden lograr ahorros de esta manera. La razón es que el sistema de postratamiento de los gases de escape está equipado con dos sensores configurados para determinar la concentración de NO en los productos de combustión.

Un sensor se coloca delante del catalizador y el otro en su salida. El primero determina la cantidad de dióxido de nitrógeno en los gases de escape y activa el sistema de neutralización. El segundo sensor determina la eficacia del proceso. Si la concentración de una sustancia nociva en el escape excede el nivel permisible (32.5 por ciento), entonces da una señal de que la cantidad de urea es insuficiente y el sistema aumenta el volumen de líquido. Como resultado de la solución diluida, desaparecerá más agua y se acumulará más agua en el sistema de escape (cómo tratarlo, se describe por separado).

Por sí misma, la urea parece cristales de sal inodoros. Se pueden disolver en un disolvente polar como amoniaco, metanol, cloroformo, etc. El método más seguro para la salud humana es la disolución en agua destilada (los minerales que forman parte del agua ordinaria formarán depósitos en el panal del catalizador).

Debido al uso de productos químicos en la preparación de la solución, el desarrollo de urea se lleva a cabo bajo la supervisión o con la aprobación de la Asociación de la Industria Automotriz (VDA).

Ventajas y desventajas

La ventaja más importante de usar urea en motores diesel es una eliminación más completa de las sustancias tóxicas que se liberan durante la combustión del combustible diesel. Este fluido permite que el vehículo cumpla con la norma medioambiental hasta Euro6 (esto está influenciado por las características de la propia unidad y su estado técnico).

Ninguno de los componentes técnicos del motor cambia, por lo que todas las ventajas de usar urea están asociadas solo con la nocividad de las emisiones y las consecuencias consiguientes. Por ejemplo, al cruzar la frontera europea, el propietario del vehículo no tendrá que pagar un impuesto elevado o una multa si el sistema de ese país deja de funcionar.

El reabastecimiento de combustible es poco frecuente. El consumo medio es de unos 100 ml. durante 100 kilómetros. Sin embargo, este es un indicador para un automóvil de pasajeros. Un bote de 20 litros suele ser suficiente para 20 mil km. En cuanto al camión, el consumo promedio de urea en él es de aproximadamente 1.5 litros cada 100 km. Depende de volumen del motor.

La sustancia se puede verter directamente en el tanque ubicado en el compartimiento del motor o en un cuello especial ubicado cerca del orificio de llenado del tanque de combustible.

A pesar de las obvias ventajas del sistema de innovación, tiene una gran cantidad de desventajas. Considérelos para que sea más fácil determinar si usar esta neutralización o no:

• Si un componente del sistema falla, repararlo será costoso;
• Para una neutralización efectiva, es necesario utilizar combustible de alta calidad (combustible diesel con bajo contenido de azufre);
• La mayor desventaja no está asociada con el sistema en sí, sino con una gran cantidad de líquidos falsificados en el mercado de la CEI (casi la mitad de los productos vendidos son falsificados);
• La presencia de un sistema de neutralización encarece el vehículo;
• Además de repostar con combustible diésel, debe controlar el suministro de AdBlue;
• El funcionamiento de la urea se complica por el hecho de que en heladas severas (-11 grados) se congela. Por esta razón, el calentamiento de líquidos se utiliza en muchas modificaciones;
• El líquido es reactivo y puede provocar quemaduras o irritación si entra en contacto con las manos. Si la mano desprotegida está en contacto con la sustancia, que suele ser el caso cuando se reposta de un recipiente grande, el líquido debe lavarse a fondo;
• En el territorio de la CEI, hay muy pocas estaciones de servicio donde, si es necesario, puede reponer una cantidad adicional de urea de alta calidad. Por esta razón, necesita comprar líquido con margen y llevarlo consigo si está planeando un viaje largo;
• El líquido contiene amoníaco que, cuando se evapora, daña el tracto respiratorio humano.

Dadas tantas desventajas, muchos automovilistas deciden apagar este sistema.

Cómo deshabilitar

Hay varias formas de desactivar la neutralización de los gases de escape diésel:

1. Congele el sistema. Antes de utilizar este método, debe asegurarse de que el SCR no tenga errores en la electrónica. La línea se rediseña para que la electrónica la interprete como si la urea estuviera congelada. En este caso, la unidad de control no activa la bomba hasta que el sistema "se congela". Este método es adecuado para dispositivos que no proporcionan calentamiento de reactivos.
2. Apagado del software. En este caso, la unidad de control parpadea o se realizan algunos ajustes en el funcionamiento del sistema electrónico.
3. Instalación del emulador. En este caso, el SCR se desconecta del circuito eléctrico, y para que la unidad de control no solucione un error, en su lugar se conecta un emulador digital especial, que envía una señal de que el sistema está funcionando correctamente. Esto no cambia la potencia del motor.

Antes de proceder con la desconexión de la neutralización, es importante consultar con un especialista, porque cada caso individual puede tener sus propios matices. Sin embargo, según el autor de esta revisión, ¿por qué comprar un automóvil caro para apagar algo en él y luego pagar dinero por reparaciones costosas debido a tal intervención?

Además, ofrecemos una breve reseña en video del funcionamiento de una de las variedades del sistema SCR:

Sistema SCR, cómo funciona AdBlue

Preguntas y respuestas

¿Para qué sirve la urea para un motor diésel? Es una sustancia que se agrega para eliminar gases nocivos en el escape de un motor diesel. Este sistema es necesario para cumplir con el estándar ecológico Euro4 - Euro6.

¿Cómo actúa la urea en el diésel? En el proceso de calentamiento y reacción química, la urea amoniacal reacciona con el óxido de nitrógeno (el gas más dañino en el combustible diesel quemado), lo que resulta en la formación de nitrógeno y agua.