Визитной карточкой дизельных двигателей с самого момента их создания была склонность к повышенной дымности выхлопа, особенно заметной на перегазовках. Победить этот дефект так и не удалось: особенности смесеобразования двигателя с прямым впрыском тяжелого топлива не позволяют организовать эффективное сгорание горючего на определенных режимах: снижая количество сажи, мы неизбежно резко увеличиваем выбросы моноксида азота.
Зачем мочевина для дизеля
Между тем экологические нормы все ужесточались, и выбросы признанной канцерогеном сажи стали для дизелей большой проблемой.
Неизбежным стало применение многоступенчатой очистки выхлопных газов. Если на бензиновом двигателе остаточный угарный газ и углеводороды окисляются в каталитическом нейтрализаторе, то дополнительно к нему дизельные моторы получили еще и накопительный сажевый фильтр. При этом встал вопрос о механизмах регулярной очистки фильтра.
Единственным эффективным оказался прожиг. При этом двигатель выходит на высокие обороты, прогревая фильтр до нескольких сотен градусов, а затем через отдельную форсунку в сажевый фильтр впрыскивается топливо. Со стороны эта картина выглядит впечатляюще: ревущий двигатель, струя крайне горячего воздуха из выхлопной трубы (температура на срезе может доходить до 500 градусов в середине активной фазы прожига). Основной минус такой методики — невозможность проведения полноценного прожига при эксплуатации автомобиля, процедура запускается только с диагностического сканера.
Отказаться от сажевого фильтра было возможно только при снижении образования самой сажи. Но, как уже было сказано в начале статьи, это означало неизбежный одновременный рост выброса соединений азота, которые каталитизатор не может нейтрализовать. Решением проблемы стала разработанная в начале 2000-х концерном Daimler-Chrysler технология AdBlue: на режимах, в которых образуется сажа, смесь обеднялась, а в выхлопную систему впрыскивался из отдельного резервуара водный раствор мочевины. В катализаторе под воздействием высокой температуры происходит химическая реакция, результатом которой становится образование экологически безвредных азота и воды.
Более совершенные системы наподобие Bluetec используют для сохранения динамических качеств автомобиля смешанную технологию, когда некоторое количество сажи удерживается фильтром, а оксид азота далее нейтрализуется мочевиной. При этом одновременно снижается и расход реагента.
Тем не менее, у технологии AdBlue есть и ряд отрицательных моментов, препятствующих ее широкому распространению где-либо, кроме тяжелых грузовиков. Основная проблема даже не в необходимости наличия специального резервуара с раствором и регулярном пополнении его количества — раствор мочевины замерзает уже при -11,5°С. Поэтому бачку нужен постоянный подогрев зимой, что реализуемо только с мощными аккумуляторами седельных тягачей.
