Первый раз в Euro 4 класс (ч. 1)

Особенности эксплуатации и техобслуживания грузовиков с двигателями Euro 4 и выше

С октября 2008 г. в Евросоюзе вступили в действие экологические нормы токсичности Euro 5 для двигателей тяжелых грузовиков, а с января 2013 г. для этой же категории автомобилей вступят в силу нормы Euro 6. В нашей стране, как известно, нормы Euro 4 для всех категорий автомобилей вступили в действие с начала 2011 г., а Euro 5 планируется ввести с 2014 г.

Хорошая новость: по отзывам специалистов, двигатели Euro 4 прошли этап «детских болезней» и достаточно надежны. В настоящее время в Европе прекратили работы по совершенствованию двигателей Euro 4, целиком переключившись на Euro 5.

Плохая новость: дизельные двигатели Euro 4 большой мощности могут стоить на $7...10 тыс. дороже, чем моторы предыдущего поколения. Грузовик с SCR становится дороже на 5…6 тыс. евро. Двигатели и грузовики в целом стали тяжелее.

Впрочем, есть и такие мнения: стоимость некоторых марок машин Euro 5 в закупке дешевле, чем Euro 4, в эксплуатации они тоже дешевле до 500 тыс. км пробега. Грузовики Euro 5 по топливной экономичности лучше, чем Euro 4, даже с учетом стоимости мочевины.

Как известно, для снижения токсичности отработавших газов (ОГ) применяются две основные технологии: SCR (с применением реагента AdBlue на основе мочевины) и EGR – рециркуляции ОГ.

Система SCR

Еще несколько лет назад технологию SCR применяли в основном европейские производители грузовиков, а EGR – американские. Это было связано с особенностями американского законодательства, по которому именно производитель, а не эксплуатирующая сторона должен обеспечивать соответствие экологическим нормам. С внедрением в систему SCR устройства ограничения крутящего момента систему SCR можно продавать и в США, не нарушая законодательство. На сегодняшний день большинство производителей тяжелой техники и в Старом, и в Новом Свете для достижения норм Euro 4 и Euro 5 применяют SCR. Появляется все больше примеров технических решений, когда для достижения требований норм Euro 5 и Euro 6, а также соответствующих им норм для внедорожной техники применяются обе технологии в комплексе: и EGR, и SCR.

В условиях российского климата реальное техническое преимущество технологии SCR сводится к избирательности: согласно регламенту она подключается не постоянно, а в ограниченном температурном диапазоне, что дает относительный выигрыш в мощностных характеристиках. Иными словами, эта технология обеспечивает соответствие автомобиля требованиям Euro 4 и выше только при условиях, соответствующих описанным в стандарте (определенный ограниченный температурный диапазон и режим работы двигателя). Появление у мировых производителей интереса к этой технологии может объясняться не столько реальными преимуществами (например, достижением условий соответствия меньшими затратами), а возможностью минимальной переделки самого двигателя для повышения экологического класса существующих моделей и планами скорого введения в еврозоне стандартов Euro 6, где при применении только одной технологии нейтрализации уже невозможно достичь соответствия более строгим требованиям. Видимо, продвижение на российском рынке систем SCR как наиболее перспективных поддерживается разработчиками, ориентированными на требования более «экологичных» рынков: с SCR проще «понизить» экологический класс моделей Euro 5 и Euro 6 либо повысить класс моделей Euro 3 и при минимальных конструктивных изменениях в моторе и максимальной экономии производственных мощностей обеспечить омологацию продукции, поставляемой на отстающие в требованиях экологии рынки.

Принцип работы системы SCR подробно описан в литературе. Система включает в себя следующие компоненты:
• дополнительный бак для AdBlue.
• дозирующую систему для подачи реагента в выпускной тракт (насос, форсунка);
• окислительный каталитический нейтрализатор и сажевый фильтр;
• датчики качества реагента, температуры и состава ОГ (датчик содержания NOx), сигнализатор низкого уровня реагента в баке.

Рассмотрим, какое техническое обслуживание требуется компонентам системы SCR.

Проверять и доливать реагент в бак требуется довольно редко. Магистральные грузовики способны пройти тысячи километров на одной заправке реагента. Средний расход AdBlue составляет 2...4% от расхода дизельного топлива для Euro 4 и примерно 6% для Euro 5. Конечно, расход реагента отличается в зависимости от двигателя и режимов работы, температуры окружающей среды, атмосферного давления и прочих факторов.

При доливе реагента в бак следует соблюдать стерильную чистоту. Различные загрязнения реагента являются самой распространенной причиной выхода из строя систем SCR. Система SCR очень чувствительна к нефтепродуктам и при попадании малейшего количества дизтоплива или масла может выйти из строя, для этого достаточно, например, просто заправить AdBlue, используя воронку из-под топлива. При доливе реагента рекомендуют заполнять бак только на 80%, так как AdBlue может расшириться при повышении температуры или при замерзании, в результате реагент выльется из полного бака или разорвет его.

Система SCR очень чувствительна к качеству реагента. Главной причиной неисправностей в эксплуатации является заправка самостоятельно разведенной жидкостью, которую невозможно очистить в домашних условиях до такой же степени, как жидкость, изготовленную промышленным способом. Поэтому категорически не рекомендуется экспериментировать и пытаться заменить оригинальный реагент дешевым или самодельным суррогатом. Такие опыты приведут к отравлению катализатора и выходу из строя нейтрализатора, а также других компонентов системы SCR. Засоряются трубки системы. Загрязняется фильтр, а если фильтр расположен после насоса в блоке управления, AdBlue выдавливается и попадает на блок. Жидкость агрессивна к меди, все контакты корродируют, и, как следствие, приходится заменять блок целиком. Может включиться ограничитель крутящего момента. Рекомендуется немедленно заменить фильтр, слить реагент и заправить чистый.

Вероятна несовместимость AdBlue с материалами, с которыми она контактирует. Это в первую очередь металлы – цинк, алюминий, медь, чугун и латунь. При контакте с этими металлами AdBlue вызывает интенсивную коррозию. Также образуются соли, которые, по некоторым данным, при попадании в нейтрализатор могут его отравить. Именно поэтому рекомендуется использовать только компоненты, одобренные для работы с AdBlue. Например, нельзя заменять поврежденные шланги в системе SCR первым попавшимся шлангом, так как AdBlue растворит шланг и начнется течь. К тому же вещества из материала шланга могут проникнуть в реагент и отравить катализатор.

Фильтр реагента может устанавливаться в баке AdBlue или после насоса. Интервал замены фильтра у разных производителей составляет от 1 года независимо от пробега до 300 тыс. км пробега.

AdBlue

Реагент AdBlue, в просторечии мочевина, отнюдь не является банальным раствором известного удобрения карбамида. AdBlue – это специально созданный продукт для использования в катализаторах SCR. Он производится из мочевины высокой степени очистки и деминерализованной воды. Технология производства Adblue достаточно сложна, далеко не всякое предприятие способно его производить.

Качества AdBlue регламентируются стандартами DIN 70070 и ISO 22241-1. У продавца реагента должен быть сертификат соответствия стандартам DIN и ISO на каждую партию товара.

Температура застывания (до состояния геля) у мочевины равна –11,5 °С, то есть при этой температуре она теряет текучесть. После запуска двигателя мочевина разогревается и вновь становится жидкой. После размораживания она не теряет свойств, ее можно использовать снова. Учтите: не рекомендуется допускать замерзания AdBlue – это сокращает срок ее хранения.

Системы SCR оснащают подогревом, и пока двигатель работает, реагент не замерзнет. Испытания показали, что бак с AdBlue полностью замерзает только через 2 дня пребывания на морозе –35 °С. После запуска двигателя он оттаивает полностью через 2 часа, но жидкость в количестве, необходимом для работы системы, накапливается уже через 15 минут.

Системы SCR оснащают подогревом только на автомобилях, предназначенных для использования в холодном климате (Россия, как правило, считается у производителей «зоной холодного климата», и к нам поступают машины именно в такой комплектации). Для этого в конструкцию вносят дополнительно элементы подогрева бака за счет отбора тепла отработавших газов (или электроподогрев, или от системы смазки). До момента восстановления текучести реагента (он наступает в зависимости от температуры окружающей среды) автомобиль выбрасывает в атмосферу ОГ на уровне стандартов Euro 0…Euro 2.

При температуре свыше +45 °С (по некоторым сведениям, +30 °С) AdBlue начинает медленно разлагаться, образуя аммиак. Однако потребуется более двух лет, чтобы вся жидкость, постоянно нагретая до указанной температуры, разложилась с образованием аммиака. Рекомендуемая температура хранения мочевины – не более +30 °С. При температурах выше +40 °С срок хранения AdBlue резко скращается.

При воздействии прямых солнечных лучей в растворе могут размножаться бактерии.

В настоящее время гарантированный срок хранения AdBlue составляет 1 год, однако уже сейчас участники рынка обсуждают вопрос об увеличении этого срока до 15…18 месяцев. Испытания, проведенные производителями, показывают, что при соблюдении температурного режима от –5 до +25 °С жидкость может храниться до 2 лет.

Впрыск мочевины в систему выпуска прекращается при следующих условиях:
• при малом потоке ОГ, например, на холостом ходу;
• когда температура ОГ снижается и температура нейтрализатора опускается ниже рабочего значения.

Что касается токсичности AdBlue, сторонники этой технологии утверждают, что жидкость для стекол и дизельное топливо более токсичны, что даже на перилах эскалатора в метро содержится больше вредных веществ. AdBlue признана безопасной Директивой ЕС 67/548/ЕЕС. Попадание вещества в организм в незначительных количествах не представляет опасности. Однако при длительном контакте реагент может вызвать ожог кожи, а при попадании в глаза – раздражение. При попадании значительных количеств AdBlue в окружающую среду в результате разлива, нарушения условий транспортировки или хранения, что достаточно характерно для России, отравляющее воздействие реагента на рыб и земноводных выше, чем, например, при попадании в водоем дизтоплива.

При попадании на металл реагент может вызвать коррозию. Чтобы этого не произошло, AdBlue необходимо смыть водой и счистить остатки с поверхности кузова. Если AdBlue высохнет и кристаллизируется на поверхности металла, это вызовет коррозию.

Эксплуатация системы SCR

У поступающих в Россию грузовиков с системами SCR и EGR производители по просьбе местных дилеров часто отключают функцию «ограничения крутящего момента в случае неисправности системы». Однако грузовики, которые совершают рейсы в Евросоюз, должны иметь полноценную систему снижения токсичности. Поэтому мы опишем некоторые аспекты эксплуатации машин с SCR.

Если не заливать в систему ничего, оставить бак пустым, это приведет к нарушению температурного режима работы компонентов SCR, так как насос и форсунка охлаждаются жидкостью. В результате перегрева они выйдут из строя. Выброс окислов азота будет соответствовать примерно уровню Euro 2. Именно поэтому грузовики оснащают датчиком содержания NOx и при отсутствии AdBlue система ограничивает крутящий момент двигателя до 60...40%. В электронной системе управления фиксируется «ошибка», которую можно снять только на станции техобслуживания. Также некоторые системы комплектуют датчиком наличия реагента в баке или датчиком качества реагента.

Если уровень реагента в баке понизится до предельной величины, впрыск через форсунку в выхлопной трубе прекращается, реагент лишь циркулирует через форсунку и насос, охлаждая их, но мощность двигателя не понизится до тех пор, пока скорость автомобиля не станет равна нулю, например, при остановке на светофоре. Резкое ограничение крутящего момента на движущемся автомобиле не допускается, так это может повлечь ДТП.

В некоторых системах SCR мощность двигателя не понизится до тех пор, пока:
• двигатель будет выключен и снова пущен;
• грузовик будет стоять на месте (с работающим двигателем) в течение более чем 1 часа;
• не будет произведена заправка топлива в бак, но при этом не будет заправлен реагент в его бак.

Заправлять в бак простую воду нельзя. Вода не бывает абсолютно чистой химически, она содержит примеси, в том числе соли металлов, которые засоряют поры нейтрализатора, из-за чего со временем он выходит из строя. При температурах ниже 0 °С вода в системе замерзает. При выключении двигателя происходит откачка жидкости из шлангов и из форсунок обратно в бак. Сделано это для того, чтобы раствор в шлангах не высох и сухие кристаллы не закупорили трубопроводы. Однако, по некоторым сведениям, эксплуатация на воде все же может привести к повреждению форсунки реагента.

Стоимость ремонта системы сопоставима с ценой автомобиля ВАЗ, например: насос 3000 евро, форсунка 4000 евро, нейтрализатор 10 000…12 000 евро.

Автор благодарит специалистов компаний Volvo Trucks, ООО «Силовые агрегаты» Группы ГАЗ и «Русбизнесавто» за помощь в подготовке статьи

(Окончание следует)

Согласно Директиве 2005/55/ЕС от Комиссии ЕС с изменениями от 6.06.2006 г. предъявляют требования к системам контроля выбросов двигателей механических транспортных средств (исключая газовые):

Пункт 6.5.6.1. Система контроля выбросов NOx должна функционировать при:
• температуре окружающей среды между 266 K и 308 K (–7…+35 °C);
• высоте над уровнем моря менее 1600 м;
• температуре охлаждающей жидкости выше 343 K (+70 °C).

Иногда у владельцев грузовиков Euro 4 и Euro 5 появляется искушение отключить систему SCR полностью или частично, превратить грузовик в Euro 0...Euro 2. Во-первых, полиция в Европе теперь проверяет не наличие реагента в баке, а токсичность ОГ. Поэтому, если вы собираетесь выезжать в страны Европы, забудьте о переоборудовании. Теоретически переоборудование выполняется путем перепрограммирования системы управления. Проще говоря, в программу вводится вечное «замерзание мочевины», и подача мочевины прекращается. Эта недешевая операция стоит от 30 000 до 100 000 руб.

Зачастую в условиях российской эксплуатации, особенно на низкокачественном топливе, сажевые фильтры быстро выходят из строя, поэтому у некоторых владельцев грузовиков появляется желание их попросту удалить. Однако, если при этом не будут внесены изменения в электронную программу, система управления двигателем будет работать некорректно, появятся «ошибки» и система может даже перейти на «аварийный» режим. Стоимость процедуры перепрограммирования в мастерских – около 5000 руб. При этом, однако, грузовик теряет право на гарантийное обслуживание. «Обратное» включение Euro 4 при подобных переделках практически исключается.