autoExpert » СТАТЬИ » Химия, косметика » Битва за зелень

Битва за зелень

При всех своих преимуществах современные транспортные моторы имеют один серьезный недостаток, винить за который их все же нельзя. Нельзя потому, что в мире ничто не безупречно. При производстве энергии наличие вредных для экологии последствий пока неустранимо. А так как наиболее распространенным источником механической энергии на Земле является ДВС, то, стало быть, именно с моторами нужно в первую очередь что-то делать, чтобы вред из-за их необыкновенной распространенности не перевесил пользу.

Битва за зелень


Конфликтная ситуация налицо. Ну а где конфликт, там и война. Тихая, необъявленная, но боевые действия с целью обеспечения моторам высоких показателей экологичности ведутся уже не первый десяток лет, и пока никак нельзя сказать, что в этом сражении побеждают люди. Моторов все больше, экологические требования все жестче. А вот способов их удовлетворить не так уж и много.

Справедливости ради нужно заметить, что у человечества все-таки есть тайное оружие, способное кардинально решить задачу обеспечения высоких показателей экологичности моторам. Еще в 60-х годах прошлого века профессор Ленинградского НИИ авиационного приборостроения В.М. Кушуль предложил конструкцию двигателя, практически не создающего вредных выбросов. Топливный заряд в этом моторе сгорает на 99%, что позволяет говорить о нем, как о бездымной конструкции. Но по целому ряду причин, в том числе и из-за некоторой неординарности устройства этого двигателя, пока такой вариант решения проблемы особого распространения не получил. Вполне возможно потому, что автомир просто ждет, когда конструкцию Кушуля можно будет начать называть изобретением некого Кармело Скудери, который отличился тем, что реализовал советскую разработку 60-х в 2001 году в Америке, и представил ее инженерам SAE под именем Split-Cycle Combustion (SCC). Так или иначе, но конструкторы-двигателисты во всем мире продолжают искать возможность решить актуальную задачу своим путем. И надо сказать, что порой эти попытки приобретают достаточно таки любопытное выражение.

Битва за зелень

В 60-х годах двигатель Кушуля называли "бездымным"


Битва за зелень

В 2001-м годц двигатель Кушуля волшебным образом превращается в изобретение американца Кармело Скудери


Сажа как повод озаботиться
Из последних событий на этом фронте особенно выделяется предложение целого ряда известных фирм обеспечить высокую экологическую безопасность прежде всего современным дизельным моторам. Дело в том, что при известном превосходстве с точки зрения теплового КПД дизель все же небезупречен с точки зрения вредных выбросов. При чем особенно непривлекательными в ряду показателей по этому параметру у дизельных моторов является высокое содержание оксидов азота и такой отход производства механической энергии как сажа в выхлопе. Да-да, именно самая обычная сажа, в виде несгоревших остатков углеводорода, которые при выходе из дизеля приобретают опасный для человека вид. Ведь дело в том, что из человеческого организма мелкие частички пыли, менее 5 микрон, не выводятся. А именно такого и меньше размера частицы углеводорода и образуют сажевый отход от работы дизельного мотора. И хотя оксид азота, другая проблема дизеля, намного опаснее по последствиям своего действия на живые организмы, он способствует росту риска онкозаболеваний, первостепенной задачей, которую решили решать двигателисты, стала, все-таки, задача по устранению сажи из выбросов дизелей. Решение, судя по всему, далось не так уж и просто. Но здраво рассудив, что раз уж при такой организации сгорания, которая обеспечивает снижение сажи в выхлопе, в нем неуклонно возрастает доля онкоопасных окислов азота, лучше уж пусть мотор производит больше сажи, побороть которую будет проще, чем столь опасный продукт окисления азота.

Битва за зелень

Причина болезней и двигателя, и человека - сажа


В ходе решения проблемы устранения образующих сажу в выхлопе дизельного двигателя твердых частиц конструкторы решили не ходить простым путем. Конечно же, задачу можно было решить простой установкой заменяемого сажевого фильтра, аналогично принципу, по которому используется всем известный воздушный фильтр. Однако обнаружив, что сажевый фильтр такого принципа действия достаточно быстро забивается из-за неравномерности осаждения твердых частиц в нем, озабоченный экологией автопром решил, что тривиальная победа над просто неравномерностью засорения заменяемого сажевого фильтра не слишком-то впечатлит сторонников дизельных двигателей. А потому было принято решение о массовом внедрении намного более экстравагантных и экзотических конструкций. И вот, в полном соответствии с массовым представлением о ДВС как о запредельно высокотехнологичной продукции, на рынке, как грибы после дождя, начали появляться самые разнообразные, но непременно поражающие воображение, системы и устройства очистки вредных выбросов дизеля от сажи.

Одним из первых в этом направлении выразился всем известный лидер - компания Mercedes-Benz со своей системой очистки Bluetec, основанной на применении мочевины в качестве средства устранения вредных последствий от работы одноименных дизельных автомобилей.

Битва за зелень

Bluetec от Mercedes - первый важный шаг в борьбе с проблемой сажевого загрязнения


Расход мочевины (реагент ADBlue, раствор воды и аммиака), необходимой для работы системы очистки по этому принципу, составляет что-то около 100 на 100 км, а стало быть, не должен никого напугать перспективой высоких дополнительных расходов. Тем более, что в Калифорнии, например, ради чистого воздуха люди идут еще и не на такие расходы. Что же касается всего остального мира, то ему повезло меньше. Система с волшебной мочевиной не всем в состоянии помочь. Потому как реагент ADBlue оказался не таким уж и стойким к отрицательных температурам и замерзает уже при минус 11ОС.

Битва за зелень

ADBlue - зарегистрированная торговая марка продукта AUS 32 (водный раствор мочевины, 32%). Авторские права принадлежат Ассоциации Автомобильной Промышленности Германии (VDA).
Применяется в качестве добавочной рабочей жидкости в дизельных двигателях с технологией SCR - Селективной Каталитической Нейтрализации


Конечно же, учитывая это обстоятельство, Mercedes-Benz не остановилась на предложении рынку системы Bluetec исключительно. Однако дальнейшее развитие систем очистки выхлопа дизельного мотора уже не было столь неординарным и вполне совпадало с тем, что делают на поле этой деятельности никогда недремлющие конкуренты Mercedes. А конкуренты, нужно сказать, и не спали. И пока Mercedes осваивал систему с мочевиной, рынку были предложены альтернативные варианты систем с сажевым фильтром. И вот на сегодняшний день рынок уже имеет представление о двух типах систем такого рода: системы сажевого фильтра с использованием топливных присадок FAP и без использования топливных присадок DPF.

Битва за зелень

Битва за зелень


FAP DPF`а не лучше
По своему устройству системы FAP и DPF различаются кардинально. В основе FAP лежит принцип работы в некоторой степени даже схожий с Bluetec. Для очистки выхлопа дизельного двигателя система FAP также использует впрыск жидкого реагента в выпускной коллектор мотора. Правда вот совсем не с той целью, с которой этот процесс реализован в Bluetec. Вместо химической реакции в случае FAP в выпускной тракт подается специальный гелевый раствор дизельного топлива со связанными в желеобразных капсулах микрогранулами церия. Послевпрыск этой консистенции осуществляется в момент, когда выпускные клапаны мотора открыты и через них выходит поток раскаленных отработавших газов. В ходе подачи раствора желеобразные капсулы микрогранул испаряются, и в итоге в сажевый FAP-фильтр попадают частички церия, которые в присутствии углерода и кислорода создают локальные очаги горения, где температура достигает 1000OС. Естественно, что при такой организации процесса сажа качественно выгорает в наиболее щадящем для керамики фильтра режиме. К числу преимуществ этого вида систем сажевого фильтра пожалуй можно отнести избирательность действия процесса. Ведь локальное повышение температуры происходит именно в тех местах, где сажи оседает больше. Ну а второй несомненный плюс - индифферентность фильтра к месту установки во впускном тракте. Температура очистки при использовании FAP-фильтра будет достигнута при любых условиях, даже если сам фильтр находится достаточно далеко от выдающих раскаленный выхлоп выпускных клапанов.

Битва за зелень

Для осуществления бесперебойного режима работы сажевого фильтра DPF, в системе управления принимают
участие множество датчиков, которых нет в бензиновом двигателе.
1. Панель приборов. 2. Электронный блок управления. 3. Датчик расхода воздуха. 4. Дизельный двигатель. 5. Датчик температуры перед турбокомпрессором. 6.Турбокомпрессор. 7. Датчик температуры перед сажевым фильтром. 8. Датчик кислорода (лямбда). 9. Сажевый фильтр (DPF). 10. Датчик перепада давления на сажевом фильтре. 11. Датчик температуры после сажевого фильтра.


Конечно, голубой мечтой каждого конструктора сажевого фильтра для очистки выхлопа дизельных моторов была и остается система, допускающая возможность ее эффективного использования без необходимости издержек на дополнительные расходные материалы, будь то церийсодержащее желе или даже аммиак с водой. Именно идя навстречу такой мечте, конструкторы и предложили DPF-системы очистки сажи. Действительно, зачем мучаться с расходниками и подавать какой-то церий, если достаточно только расположить керамический сажевый фильтр вблизи от выпускных клапанов, и высокая температура выхлопных газов работающего с высокой степенью интенсивности мотора сама собой очистит отложения сажи из фильтра, выжигая ранее осевшую в этом фильтре сажу. Все гениальное просто - рассудили в этом случае конструкторы. И предложили на рынок эти системы, как продукт нерядовой инженерно-маркетинговой смекалки.

Работает DPF-система очистки выхлопа дизельного мотора от сажи достаточно просто. Датчик давления в выпускном коллекторе предоставляет БУ двигателя данные о степени загрязнения фильтра. БУ рассчитывает объемный поток ОГ, который измеряется расходомером воздуха и датчиком температуры ОГ до сажевого фильтра. Отдельно установленный на впускном коллекторе, перед турбиной, другой датчик температуры предоставляет данные о температуре выхлопных газов непосредственно на выходе из цилиндров. На основании получаемых от этих датчиков данных БУ двигателя рассчитывает момент дополнительного впрыска топлива, цель осуществления которого - исключительно подъем температуры в районе сажевого фильтра с тем, чтобы это повышение обеспечило выгорание скопившейся в фильтре сажи. Система в состоянии рассчитать необходимый момент достаточно точно. Ведь в дополнение к перечисленным датчикам также учитываются данные от датчика кислорода, устанавливаемого перед нейтрализатором. Нагрев сажевого фильтра и его регенерация благодаря этому протекают в оптимальном режиме.

Битва за зелень

Устройство сажевого фильтра DPF представляет собой матричную структуру из керамики (карбида кремния), заключенную в металлический корпус. Все ячейки матрицы представляют собой параллельно расположенные каналы попеременно открытые и закрытые с одной стороны (впускные и выпускные), разделенные между собой фильтрующими стенками, на которые наносится покрытие из оксидов циркония и алюминия. Данные фильтрующие стенки выполняют функцию подложки катализатора, который способствует протеканию химических реакций, но при этом не образует новых соединений и сам не изменяется. Так как фильтр имеет пористую структуру с поочередно закрытыми каналами, отработанные газы проходят через пористые стенки и частицы са
жи во впускных клапанах. Дизельный сажевый фильтр DPF  фильтр закрытого типа. При прохождении через него выхлопных газов, происходит удержание частиц сажи малого размера  0,11 мкм. Большинство современных дизельных автомобилей имеют сажевый фильтр, объединенный с окисли
тельным катализатором, который располагается в передней части фильтра. Он выполняет функции сажевого фильтра и катализатора одновременно.


Как это видно, система DPF-очистки благодаря этому нехитрому и, наверное, недорогому комплексу мер вполне способна уберечь владельца дизельного авто от излишних затрат на расходники, практически обеспечивая эффект применения обычных заменяемых фильтров. Однако при этом нужно помнить, что для получения нужного эффекта все системы автомобиля должны работать безупречно. Выход из строя хотя бы одного из датчиков вполне способен привести к тому, что расходной станет вся система в целом.

Битва за зелень


Есть и еще одна неприятная особенность. В условиях насыщения DPF-фильтра на 105-125% система просто не запускается из-за опасности возникновения пожара, обусловленного забитостью сажевого фильтра. Но нет никаких проблем, если помнить об опасности такого положения дел весь период эксплуатации. Дизельный мотор с DPF-фильтром, рассчитанным на 120 тыс. км, вполне сможет честно отработать весь в него заложенный ресурс, если топливо будет качественным, а владелец не станет отказывать себе в удовольствии периодически проезжать не менее 40 км на высокой скорости при включенной пониженной передаче. Делать это удобнее ночью, когда плотный трафик не помешает длительной работе мотора на высоких оборотах, обеспечивающей оптимальные условия для выгорания сажи из фильтра. Если же по каким-то причинам фильтр все-таки оказался забит настолько, что двигатель не развивает мощности и даже не может удержать расчетное число оборотов холостого хода, то это еще не значит, что нужно срочно менять сажевый фильтр, цена на который начинается от 1000 долларов. Многое, конечно, зависит от пробега и условий эксплуатации авто. Однако если с этим все нормально, то на выручку сторонникам защиты экологии высокотехнологичными методами может помочь сравнительно простая процедура - промывка сажевого фильтра.

Битва за зелень

Расплавившийся сажевый фильтр. Такое случается, если забитый фильтр выжигается ездой на полном газу и в процессе этого водитель резко бросает газ. В фильтр попадает слишком много кислорода, и температура неконтролируемо растет.


Нездоровые последствия, заботы о здоровье
О способности сажевого DPF-фильтра к помывке доступными даже домохозяйке средствами среди столкнувшихся с необходимостью замены этого узла буквально ходят легенды. Говорят, что фильтр можно отмыть даже простой водой, под давлением направленной в фильтр в противоход направлению потоков выхлопных газов. Особых успехов, по мнению экспериментаторов, вполне можно ожидать, если воспользоваться эффективным в других жизненных ситуациях посудомоечным средством. Есть мнение, проверить которое наверняка еще не удалось никому, что такой подход к решению проблемы может помочь. Что же, эксперимент, конечно, дело благородное, отчего бы и не попытаться, заранее запасясь новым, с иголочки, фильтром. В этом случае попробовать можно многое: начиная от растворителя и заканчивая самогоном, вдруг повезет. Однако если помнить о том, что в фильтре скапливается углеродный осадок, который под действием высоких температур и колебаний давления уплотняется в узких и многократно петляющих ходах фильтра, то хотя бы из желания окончательно не загубить плотно забитый фильтр, обратиться все же лучше к профессиональным средствам чистки. Ведь в отличии от средств для сантехники эта автохимия рассчитана прежде всего на то, чтобы сначала качественно разрыхлить закоксовавшую ходы фильтра сажу, а уж затем эффективно удалить полученную рыхлую массу, используя принцип работы самого фильтра.

Учитывая рост находящихся в эксплуатации автомобилей с дизельными моторами, оснащенными DPF-фильтрами, рынок предлагает целый ряд средств химической очистки забившегося сажевого фильтра. Нет сомнений, что в большинстве своем все эти жидкости в той или иной мере способны справиться с возложенной на них задачей. Однако определить более эффективно действующее средство все же можно, если пристальное внимание обратить именно на технологию чистки, рекомендуемую производителем средства. С этой точки зрения привлекательно выглядит средство Xenum DPF FLUSH (STEP 1 и STEP 2).

Битва за зелень


Производитель этого набора для чистки фильтра предусмотрительно предлагает такую комплектацию, которая позволяет осуществить чистку без снятия фильтра, используя технологические отверстия мест посадки датчиков. При этом сама очистка осуществляется в несколько этапов, между которыми используется штатная работа двигателя и системы регенерации фильтра. Подаваемые в выпускную систему средства STEP 1 и STEP 2 эффективно разрыхляют сажевый осадок, обеспечивая штатной системе возможность справиться с избыточным количеством сажи. Никакой экзотики, но в этом и кроется секрет эффективности средства. По завершению всех операций производитель средства рекомендует то же, что и производитель автомобиля: не менее 20 мин движения автомобиля при работе двигателя с оборотами свыше 2500 об/мин. В этот период времени выхлопная система двигателя окончательно удалит продукты горения сажи из фильтра, что явно должно быть видно по густому дыму из выхлопной трубы. По завершении операции автомобиль готов к дальнейшей эксплуатации.

Профилактика разумнее лечения
Конечно же, этот способ очистки сажевого фильтра более хлопотен, нежели часто практикуемое кардинальное удаление его из выпускной системы автомобиля с параллельным эмулирванием работы датчиков для обеспечения возможности работы мотора. Но все-таки стоит помнить, что согласившись на такой ход, владелец автомобиля волей-неволей превращается в убийцу окружающих его автомобиль людей и сильно рискует сам своим здоровьем. Стоит ли идти на такие жертвы, или просто периодически пользоваться средствами автохимии, позволяющими решить проблему без этих жертв - каждый решает сам для себя. И в ряду выбора удалить фильтр, заменить его на новый или периодически обращаться к чистке каждый выберет наиболее оптимальное и разумное решение. Тем более, что тот же Xenum кроме средства исправления запущенных случаев предлагает также и средство профилактики, позволяющее предупредить критическое заполнение фильтра сажей.

Профилактическое средство Xenum IN & OUT CLEANER, действующее по разработанной и запатентованной этой компанией технологии NEXGEN, решает задачу предупреждения экстремального засорения фильтра сажей методом, напоминающим технологии FAP-фильтра. Эта добавка в топливо содержит в себе частицы редкоземельных металлов, которые, осаждаясь в местах наибольшего скопления сажи в фильтре, вызывают высокотемпературную локальную реакцию, обеспечивающую выгорание излишков углеродов. Решение Xenum в данном случае интересно тем, что компания заявляет об отсутствии необходимости использования желатиновых капсул в качестве средства доставки активаторов реакции к местам скопления сажи. Да и действует эта топливная присадка более расширенно, очищая также и впускную систему. Технология интересна тем, что разработчиком демонстрируются подходы, позволяющие, по его словам, превзойти методы именитых производителей.

Битва за зеленьБитва за зелень

Эпилог
На войне все средства хороши. Сегодня автопроизводители решают задачи сбыта своей продукции как военачальник, который из-за указания ему заботиться о здоровье своих солдат заставляет этих самых солдат бежать за наступающими чадящими танками в противогазах, проданных им по сходной цене. Но так бегать никакого здоровья не хватит!

Нервотрепка из-за непредсказуемости поведения сажевых фильтров ничем не лучше закопченного воздуха от без них работающих двигателей автомобилей. То и другое в равной степени неприемлемо в отношениях между производителями автомобилей и пользователями этой техники. И тем более ценно в этой ситуации то, что на выручку приходят разработчики технологий, решающие проблему на приемлемом для рынка уровне затрат.

По всей вероятности, так будет происходить и в дальнейшем. Во всяком случае, пока гранды автомобилестроения будут относиться к таким примерам удачного решения проблемы, как двигатель Кушуля, с такой же долей внимания, с какой сегодня они относятся к реальным проблемам потребителей своей продукции. Если проблема экологии настолько важна, то решать ее нужно конструктивно, а не за счет создания проблем потребителю и весомого удорожания эксплуатации. Потребитель не должен оплачивать экологическую безопасность изначально безопасной, как заявляют, для него техники. Но даже если его заставляют это делать, то всегда найдется выход. Правда, со всеми отсюда вытекающими для репутации производителя техники последствиями. На войне, как на войне...
Андрей Ильчук

Источник: журнал autoExpert №10`2013. При перепечатке ссылка на источник обязательна.


Битва за зеленьФірма "ДАН АВТО" ("DAN AUTO") - офіційний дистрибютор моторних мастил, змазок, автохімії, автокосметики XENUM в Україні.


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
 (голосов: 0)






Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.

Спецвыпуски

Календарь

«    Декабрь 2019    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 

Опрос

Направление вашего бизнеса

Продажа автомобилей
Автосервис
Оптовая торговля автокомпонентами
Автомагазин
Автоперевозки
Другое