Нормы токсичности выхлопных газов в беларуси
Спорим на что угодно, каждому казахстанскому водителю хоть раз в жизни приходилось слышать подобный полицейский монолог. А кое-кому, обвинённому в том, что его автомобиль слишком много чадит, ещё и уплачивать штрафы. Согласно ч. 1 статьи 334 КоАП РК, превышение норм токсичности влечёт предупреждение или штраф на физических лиц в размере 2 МРП (или 4 242 тенге в 2016 году). А те же действия, совершённые повторно в течение года, — в размере 5 МРП (или 10 605 тенге).
Условия, при которых должны проводить проверку
| Система автомобиля | Требования к техническому состоянию |
|---|---|
| Система выпуска отработавших газов | Комплектность (отсутствие элементов системы не допускается); герметичность (отсутствие механических пробоев и сквозной коррозии; при работе двигателя на холостом ходу в соединениях и элементах системы не должно быть утечек, а для автомобилей, оборудованных системой нейтрализации, не допускаются утечки в атмосферу минуя нейтрализатор) |
| Система нейтрализации отработавших газов и другое оборудование для снижения вредных выбросов | Комплектность (отсутствие или несоответствие эксплуатационным документам элементов системы нейтрализации, системы улавливания паров топлива, рециркуляции отработавших газов, экономайзера принудительного холостого хода и т. п. не допускается) |
| Система вентиляции картера | Комплектность, герметичность (рассоединение трубок, утечка картерных газов через различные неплотности в атмосферу не допускаются) |
| Встроенная система диагностирования двигателя (Check engine) | Функционирование диагностического индикатора соответствует исправной работе двигателя и его систем (индикатор при работе двигателя выключен) |
В случае выявления неисправностей, описанных в таблице, полицейские должны запретить эксплуатацию транспортного средства до их устранения (согласно п. 3 и 4 раздела 6 Перечня неисправностей, при которых запрещена эксплуатация ТС ПДД РК). Также стоит отметить, что, согласно п. 6.2.1 ГОСТа, при таких неполадках авто замер токсичности выхлопа не проводят. На практике на это не обращают внимания, ведь они ведут к искажению данных, а значит, к штрафу.
Погода и топографические условия тоже влияют на показания измерительных приборов. Основываясь на п. 6.1.1 ГОСТа, атмосферные условия при проведении измерений нормируемых компонентов в отработавших газах автомобиля должны находиться в следующих пределах:
— температура окружающего воздуха — от минус 10 до плюс 35 °С;
— атмосферное давление — от 92.0 до 105.3 кПа (от 690 до 790 мм рт. ст.).
В местности, расположенной выше 800 метров над уровнем моря, даже в нормальную погоду давление слишком низкое. За примером высоко ходить не надо — верхняя каскеленская трасса в Алматинской области, проходящая примерно в 900 метрах над уровнем моря. Казалось бы, дорога как дорога, но нормальное давление для такой местности — 682 мм рт. ст. А согласно стандарту, измерять токсичность выхлопа в подобных условиях запрещено. Да, стационарного экопоста на этом участке дороги нет, но если появится передвижной, поинтересуйтесь у инспекторов этими данными. Уверены, что обосновать законность замеров выхлопа измерений вам не смогут. Как показывает наше знакомство с экопостами Алматы, проверяющие и стандартов-то в глаза не видели.
Чем должны быть оснащены экопосты
Допустим, машина в порядке. Но очень важен набор оборудования на постах, потому как ту же температуру воздуха нужно измерить.
Прибор, которым измеряют атмосферное давление, называется барометр, температуру воздуха — термометр.
Также, согласно п. 6.1.2 и 6.2.3, при измерениях помимо газоанализаторов необходим другой прибор, о котором полицейские умалчивают: тахометр, к примеру. В большинстве современных газоанализаторов тахометр встроен в прибор, однако, чтобы он работал, его нужно подключить. Необходимость этого вызвана важностью точного определения оборотов двигателя. Автомобильный тахометр может не работать, врать или вообще отсутствовать. На звук мотора тем более полагаться нельзя. Также мотор перед проверкой выхлопа должен быть прогрет до рабочего состояния, не ниже 60 °С. Если измеритель температуры масла есть, попросите его установить.
Измерительное оборудование должно иметь действующий сертификат о метрологической проверке (проводится 1 раз в год). Его обязаны показать по первому требованию водителя. Если его нет или он просрочен, то идёт нарушение стандарта проверки.
Проверка авто с бензиновыми двигателями
Тахометр подключён, двигатель прогрет, но должен быть выключен. Следом вводим пробоотборный зонд газоанализатора в выпускную трубу автомобиля на глубину не менее 300 мм от среза (при косом срезе выпускной трубы глубину отсчитывают от короткой кромки среза). Перед проведением измерений инспектор обязан проверить и установить нулевые показания газоанализатора на шкалах измерения оксида углерода (СО). Заводим мотор и.
Если машина не оснащена системой нейтрализации отработавших газов
(классика, или автомобили, имеющие только резонатор и глушитель)
Шаг 1: нажимаем на педаль газа, увеличивая обороты двигателя до 2 500–3 500 об/мин (nпов) — для автомобилей категорий М1 и N1, 2 000–2 800 об/мин — для автомобилей остальных категорий, и держим мотор в таком режиме не менее 15 секунд.
Шаг 2: отпускаем педаль акселератора, устанавливая обороты двигателя 1 100 об/мин (nмин) — для автомобилей категорий М1 и N1, 900 об/мин — для автомобилей остальных категорий, и не ранее чем через 30 сек. инспекторы измеряют содержание СО.
Шаг 3: снова поднимаем обороты мотора до 2 500–3 500 об/мин (2 000–2 800 об/мин), и не ранее чем через 30 сек. можно измерять содержание СО.
Если машина оснащена системой нейтрализации отработавших газов
(автомобили от Евро-1 и моложе)
Шаг 1: нажимаем на педаль газа, увеличиваем обороты двигателя до 2 000–3 500 об/мин (nпов) — для автомобилей категорий М1 и N1, 2 000–2 800 об/мин — для автомобилей остальных категорий, этот режим выдерживаем в течение 2–3 минут (при температуре окружающего воздуха ниже 0 °С — 4–5 мин), и после стабилизации показаний измеряется содержание СО.
Шаг 2: устанавливаем минимальную частоту оборотов 1 100 об/мин (nмин) — для автомобилей категорий М1 и N1, 900 об/мин — для автомобилей остальных категорий, и не ранее чем через 30 сек. измеряется содержание СО. Приступать к измерению на минимальных оборотах следует не позднее чем через 30 сек. после проверки в режиме высоких оборотов.
Если машина оснащена трёхкомпонентной системой нейтрализации и встроенной системой диагностирования (большинство современных автомобилей — от Евро-3 и моложе), то перед измерением содержания СО проверяют работоспособность двигателя и катализаторов по показаниям индикатора в приборной панели (Check engine).
Во всех случаях за результат измерения принимаются максимальные значения содержания СО.
К слову, при наличии раздельных выпускных систем у автомобиля измерение следует проводить в каждой из них. И результат принимают также из той трубы, где показания содержания СО были максимальными.
Если измерения прошли без нарушений стандарта, смотрим результаты.
Стоит отметить, что проверка на содержание углеводорода (СН), прописанная в старых регламентах, уже не предусматривается. Действующий техрегламент ТС ещё и запрещает проверять бензиновые автомобили на токсичность (а также дымность дизельных), если их пробег составляет менее 3 000 км, то есть новые.
От редакции
Отдельно мы подготовили компактную инструкцию, позволяющую не забыть об основных условиях и стандартах, при которых должны проверять выхлоп автомобиля. Можно, конечно, возить с собой трудночитаемые ГОСТы, но мы постарались изложить всё кратко, основываясь на стандартах.
Для справки:
К категории M относятся транспортные средства, имеющие не менее четырёх колёс и используемые для перевозки пассажиров.
Автомобили легковые, в том числе:
категория M1 — транспортные средства, используемые для перевозки пассажиров и имеющие, помимо места водителя, не более восьми мест для сидения.
Автобусы, троллейбусы, специализированные пассажирские транспортные средства и их шасси, в том числе:
категория M2 — транспортные средства, используемые для перевозки пассажиров, имеющие, помимо места водителя, более восьми мест для сидения, технически допустимая максимальная масса которых не превышает 5 тонн.
Категория M3 — транспортные средства, используемые для перевозки пассажиров, имеющие, помимо места водителя, более восьми мест для сидения, технически допустимая максимальная масса которых превышает 5 тонн.
К категории N относятся транспортные средства, используемые для перевозки грузов, — автомобили грузовые и их шасси, в том числе:
категория N1 — транспортные средства, предназначенные для перевозки грузов, имеющие технически допустимую максимальную массу не более 3.5 тонны.
Категория N2 — транспортные средства, предназначенные для перевозки грузов, имеющие технически допустимую максимальную массу свыше 3.5 тонны, но не более 12 тонн.
Категория N3 — транспортные средства, предназначенные для перевозки грузов, имеющие технически допустимую максимальную массу более 12 тонн.
Проблема экологичности автомобилей возникла ещё в середине ХХ века, когда машины стали массовым продуктом. Европейские страны, находясь на сравнительно небольшой территории, ранее других стали применять различные экологические нормативы. Они существовали в отдельных странах и включали различные требования к содержанию вредных веществ в выхлопных газах у автомобилей.
В 1988 году Европейской экономической комиссией ООН был введён единый регламент (так называемый Евро-0) с требованиями снизить уровень выбросов окиси углерода, оксида азота и других веществ в автомобилях. Раз в несколько лет требования ужесточались, другие государства также стали вводить подобные нормативы.
Экологические нормы в Европе
С 2015 года в Европе действуют нормы Евро-6. Согласно этим требованиям, для бензиновых двигателей устанавливаются следующие допустимые выбросы вредных веществ (г/км):
- Оксид углерода (CO) — 1
- Углеводород (СН) — 0,1
- Оксид азота (NOx) — 0,06
- Взвешенные частицы (PM) — 0,005
Для автомобилей с дизельными двигателями стандарт Евро-6 устанавливает другие нормы (г/км):
- Оксид углерода (CO) — 0,5
- Оксид азота (NOx) — 0,08
- Углеводороды и оксиды азота (HC+NOx) — 0,17
- Взвешенные частицы (PM) — 0,005
Экологический стандарт в России
Россия следует стандартам Евросоюза по выбросам выхлопных газов, хотя их реализация отстаёт на 6-10 лет. Первым стандартом, который был официально утверждён в РФ, стал Евро-2 в 2006 году.
С 2014 года в России на ввозимые автомобили действует стандарт Евро-5. С 2016 года он стал применяться и на все производимые автомобили.
Стандарты Евро-5 и Евро-6 имеют одинаковые нормы максимального количества выбросов вредных веществ для автомобилей с бензиновым двигателем. А вот для автомобилей, двигатель которых работает на дизельном топливе, стандарт Евро-5 имеет менее строгие требования: оксид азота (NOx) не должен превышать 0,18 г/км, а углеводороды и оксиды озота (HC+NOx) — 0,23 г/км.
Нормы выбросов в США
Федеральный стандарт к выбросам в атмосферу в США для легковых автомобилей делится на три категории: транспортные средства с низким уровнем выбросов (LEV), транспортные средства со сверхнизким уровнем выбросов (ULEV — гибриды) и транспортные средства с супернизким уровнем выбросов (SULEV — электромобили). На каждый из классов существуют отдельные требования.
В целом все производители и дилеры по продаже автомобилей на территории США придерживаются требований по выбросам в атмосферу агентства ЕРА (LEV II):
Нормы токсичности отработавших газов (ОГ) новых малотоннажных коммерческих автомобилей утверждены Директивой 70/220/ЕЕС, которая впоследствии много раз дополнялась. Наиболее важные дополнения:
• Стандарты Euro 1: Директива 93/59/EEC (легковые автомобили и легкие грузовики);
• Стандарты Euro 2 (EC 96): Директивы 94/12/EC и 96/69/ЕС;
• Стандарты Euro 3/4 (2000/2005): Директива 98/69/ЕС с последующими дополнениями в 2002/80/ЕС;
• Стандарты Euro 5/6 (2009/2014): от 20 июня 2007 г. Часть стандартов, в которой описываются методики испытаний, коэффициенты ухудшения и принимаемые каждым государством–членом ЕС индивидуально исправленные нормы содержания твердых частиц РМ, будет окончательно утверждена 2 июля 2008 г.
Топливо. Вместе со стандартами 2000/2005 гг. были введены более строгие нормы по топливу: цетановое число для дизельного топлива должно быть не менее 51 (c 2000 г.); содержание серы в дизельном топливе – не более 350 ррм (с 2000 г.) и 50 ррм (c 2005 г.); содержание серы в бензине – не более 150 ррм (c 2000 г.) и 50 ррм (c 2005 г.). Бессернистое дизтопливо и бензин (10 ррм S) должны быть в продаже с 2005 г. и станут обязательными с 2009 г.
Измерение токсичности ОГ. Токсичность ОГ измеряется по Новому европейскому ездовому циклу на беговых барабанах для шасси NEDC (ECE 15 + EUDC). С 2000 г. (Euro 3) в эту методику внесено изменение: был исключен 40-секундный период прогрева двигателя перед началом отбора пробы ОГ. Эта измененная методика испытаний на холодный пуск получила название NEDC, или MVEG-B. Токсичность ОГ выражается в г/км.
Нормы токсичности ОГ. Нормы содержания токсичных составляющих в ОГ легких коммерческих автомобилей представлены в табл. 1. Начиная с Euro 2 вводятся различные нормы токсичности для дизельных и бензиновых автомобилей. Для дизельных устанавливаются более жесткие нормы на содержание СО, но может быть более высоким содержание NOx. У бензиновых автомобилей не ограничивается содержание сажи до норм Euro 4 включительно. В Euro 5/6 устанавливаются нормы содержания по массе твердых частиц в ОГ бензиновых автомобилей. Количественные значения равны для автомобилей с дизельными двигателями и с бензиновыми с непосредственным впрыском.
Все даты, указанные в таблицах, относятся к Новым одобрениям типа транспортного средства. В Директивах ЕС также указывается вторая дата – на один год позже (если не указано иное), которая относится к первой регистрации (ввод в эксплуатацию) существующих транспортных средств, получивших Одобрение типа ранее.
Числовые значения содержания твердых частиц (сажи) в ОГ. В проекте будущих норм числовые значения содержания твердых частиц устанавливаются на уровне 5·1011 км -1 (методика РМР, Новый европейский ездовой цикл NEDC) и вступают в действие с нормами Euro 5/6 для всех категорий автомобилей с дизельными двигателями (N1, N2). Количественные нормы содержания твердых частиц (сажи) в ОГ должны выполняться наряду с нормами содержания твердых частиц по массе, приведенными в табл. 1.
Для автомобилей с бензиновыми двигателями количественные нормы содержания твердых частиц не устанавливаются.
| Категория* | Нормы токсичности | Дата введения | СО | СН | СН+NOx | NOx | Твердые частицы (сажа) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Дизельные | |||||||
| N1, Класс I, ≤1305 кг | Euro 1 | окт. 1994 | 2,72 | – | 0,97 | – | 0,14 |
| Euro 2, IDI | янв. 1998 | 1,0 | – | 0,70 | – | 0,08 | |
| Euro 2, DI | янв. a 1998 | 1,0 | – | 0,90 | – | 0,10 | |
| Euro 3 | янв. 2000 | 0,64 | – | 0,56 | 0,50 | 0,05 | |
| Euro 4 | янв. 2005 | 0,50 | – | 0,30 | 0,25 | 0,025 | |
| Euro 5 | сент. б 2009 | 0,50 | – | 0,23 | 0,18 | 0,005 д | |
| Euro 6 | сент. 2014 | 0,50 | – | 0,17 | 0,08 | 0,005 д | |
| Euro 1 | окт. 1994 | 5,17 | – | 1,40 | – | 0,19 | |
| Euro 2, IDI | янв. 1998 | 1,25 | – | 1,0 | – | 0,12 | |
| Euro 2, DI | янв. a 1998 | 1,25 | – | 1,30 | – | 0,14 | |
| N1, Класс II, 1305…1760 кг | Euro 3 | янв. 2001 | 0,80 | – | 0,72 | 0,65 | 0,07 |
| Euro 4 | янв. 2006 | 0,63 | – | 0,39 | 0,33 | 0,04 | |
| Euro 5 | сент. в 2010 | 0,63 | – | 0,295 | 0,235 | 0,005 д | |
| Euro 6 | сент. 2015 | 0,63 | – | 0,195 | 0,105 | 0,005 д | |
| Euro 1 | окт. 1994 | 6,90 | – | 1,70 | – | 0,25 | |
| Euro 2, IDI | янв. 1998 | 1,5 | – | 1,20 | – | 0,17 | |
| Euro 2, DI | янв. a 1998 | 1,5 | – | 1,6 | – | 0,20 | |
| N1, Класс III >1760 кг | Euro 3 | янв. 2001 | 0,95 | – | 0,86 | 0,78 | 0,10 |
| Euro 4 | янв. 2006 | 0,74 | – | 0,46 | 0,39 | 0,06 | |
| Euro 5 | сент. в 2010 | 0,74 | – | 0,350 | 0,280 | 0,005 д | |
| Euro 6 | сент. 2015 | 0,74 | – | 0,215 | 0,125 | 0,005 д | |
| Бензиновые | |||||||
| N1, Класс I, ≤1305 кг | Euro 1 | окт. 1994 | 2,72 | – | 0,97 | – | – |
| Euro 2 | янв. 1998 | 2,2 | – | 0,50 | – | – | |
| Euro 3 | янв. 2000 | 2,3 | 0,20 | – | 0,15 | – | |
| Euro 4 | янв. 2005 | 1,0 | 0,1 | – | 0,08 | – | |
| Euro 5 | сент. б 2009 | 1,0 | 0,10 е | – | 0,06 | 0,005 г, д | |
| Euro 6 | сент. 2014 | 1,0 | 0,10 е | – | 0,06 | 0,005 г, д | |
| Euro 1 | окт. 1994 | 5,17 | – | 1,40 | – | – | |
| Euro 2 | янв. 1998 | 4,0 | – | 0,65 | – | – | |
| N1, Класс II, 1305…1760 кг | Euro 3 | янв. 2001 | 4,17 | 0,25 | – | 0,18 | – |
| Euro 4 | янв. 2006 | 1,81 | 0,13 | – | 0,10 | – | |
| Euro 5 | сент. в 2010 | 1,81 | 0,13 ж | – | 0,075 | 0,005 г, д | |
| Euro 6 | сент. 2015 | 1,81 | 0,13 ж | – | 0,075 | 0,005 г, д | |
| Euro 1 | окт. 1994 | 6,90 | – | 1,70 | – | – | |
| Euro 2 | янв. 1998 | 5,0 | – | 0,80 | – | – | |
| N1, Класс III >1760 кг | Euro 3 | янв. 2001 | 5,22 | 0,29 | – | 0,21 | – |
| Euro 4 | янв. 2006 | 2,27 | 0,16 | – | 0,11 | – | |
| Euro 5 | сент. в 2010 | 2,27 | 0,16 з | – | 0,082 | 0,005 г, д | |
| Euro 6 | сент. 2015 | 2,27 | 0,16 з | – | 0,082 | 0,005 г, д | |
DI – двигатели с непосредственным впрыском; IDI – предкамерные двигатели.
а – до 30 сентября 1999 г. (после этой даты двигатели с непосредственным впрыском (DI) должны будут соответствовать нормам для предкамерных двигателей (IDI); б – январь 2011 г. для всех моделей; в – январь 2012 г. для всех моделей; г – применимо только к автомобилям с двигателями с непосредственным впрыском; д – предлагается изменить на 0,003 г/км, используя методику испытаний РМР; е – и методику NMHC=0,068 г/км; ж – и методику NMHC=0,090 г/км; з – и методику NMHC=0,108 г/км.
* Для Euro 1/2 классы по массе, соответствующие категории N1: Класс I ≤1250 кг, Класс II 1250…1700 кг, Класс III >1700 кг.
Надежность сохранения уровня токсичности ОГ. Сроки эксплуатации автомобилей, в течение которых должен сохраняться уровень токсичности ОГ, составляют:
- Euro 3 – 80 000 км пробега, или 5 лет (в зависимости от того, что наступит раньше); вместо фактического испытательного пробега производители могут использовать следующие коэффициенты ухудшения: 1,2 для СО, СН, NOx (бензин) или 1,1 для СО, NOx, СН+ NOx и 1,2 для твердых частиц (дизель);
- Euro 4 – 100 000 км, или 5 лет (в зависимости от того, что наступит раньше);
- Euro 5/6 – при соответствующих условиях эксплуатации: 100000 км или 5 лет; проверка надежности сохранения качества работы устройств снижения токсичности ОГ для Одобрения типа транспортного средства: 160 000 км, или 5 лет (в зависимости от того, что наступит раньше).
Прочие условия. В нормах содержится ряд дополнительных условий:
- государства Евросоюза могут вводить налоговые льготы за досрочный ввод в эксплуатацию автомобилей, соответствующих будущим экологическим нормам;
- нормы токсичности ОГ для холодного пуска (–7 °С) автомобилей с бензиновыми двигателями введены с 2002 г. (Директива 2001/100/ЕС), для легковых автомобилей норма составляет 15 г/км СО и 1,8 г/км СН; токсичность измеряется только на городских режимах ездового цикла;
- системы контроля токсичности ОГ должны диагностироваться бортовой системой автомобиля.
Требования по бортовой диагностике автомобиля. Начиная с норм Euro 3 автомобили должны оборудоваться бортовыми диагностическими системами для контроля токсичности ОГ. Водитель должен быть извещен в случае неисправности или ухудшения работы системы контроля токсичности ОГ, которое может вызвать повышение токсичности ОГ выше допустимого предела, указанного в табл. 2 (нормы для Euro-4 – предлагаются). Допустимые величины основаны на ездовом цикле NEDC (холодный пуск ЕСЕ+EUDC). Чтобы отличить эти требования от требований по бортовой диагностике США (US OBD), они называются EOBD – Европейские требования по бортовой диагностике.
| Категория | Класс | Нормы токсичности | Дата введения | СО | СН | NOx | Твердые частицы (сажа) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Дизельные | |||||||
| N1 | I | EU 3 | 2005 г. | 3,20 | 0,40 | 1,20 | 0,18 |
| EU 4 | 2005 г. | 3,20 | 0,40 | 1,20 | 0,18 | ||
| II | EU 3 | 2006 г. | 4,00 | 0,50 | 1,60 | 0,23 | |
| EU 4 | 2006 г. | 4,00 | 0,50 | 1,60 | 0,23 | ||
| III | EU 3 | 2006 г. | 4,80 | 0,60 | 1,90 | 0,28 | |
| EU 4 | 2006 г. | 4,80 | 0,60 | 1,90 | 0,28 | ||
| Бензиновые | |||||||
| N1 | I | EU 3 | 2000 г. | 3,20 | 0,40 | 0,60 | – |
| EU 4 | 2005 г. | 1,90 | 0,30 | 0,53 | – | ||
| II | EU 3 | 2001 г. | 5,80 | 0,50 | 0,70 | – | |
| EU 4 | 2005 г. | 3,44 | 0,38 | 0,62 | – | ||
| III | EU 3 | 2001 г. | 7,30 | 0,60 | 0,80 | – | |
| EU 4 | 2005 г. | 4,35 | 0,47 | 0,70 | – | ||
Примечание. Ряд требований по бортовой диагностике разъяснены в Директиве 1999/102/ЕС. Даты введения в действие требований по бортовой диагностике для автомобилей с двигателями на газе (сжиженном или натуральном) приведены в Директиве 2001/1/ЕС.
Накал борьбы за сохранение окружающей среды все выше. Экологические нормы все жестче. После появления Евро-6 инженеры заявили, что с двигателем внутреннего сгорания ничего больше сделать нельзя.
Из истории вопроса
За что же платим? Основными вредными веществами, которые выбрасывает автомобильный двигатель, являются угарный газ, оксиды азота и не сгоревшие углеводороды. Их выбросы на сегодня ограничены практически до нуля. Есть еще углекислый газ, но пока его принимают неизбежным злом, и избавиться от него, не перейдя на питание водородом, не удается. Поэтому пытаются сократить нормы выделения, но они жестко завязаны на расход топлива, а тот – на размеры и вес автомобиля.
Про углекислый газ мы поговорим позже, а пока – про все остальное. Первым под борьбу попал угарный газ. Автомобилисты со стажем помнят, как вдоль дорог стояли инспектора с газоанализаторами и проверяли старые советские машины на концентрацию СО в выхлопе. У нас это началось на десятка полтора лет позже, чем в Америке. А там первой реакцией на введение норм концентрации вредных веществ в выхлопе стала установка систем, подающих дополнительный воздух в выхлопную трубу. Подавалось это под соусом дожигания топлива на выпуске, но, по сути, было просто разведением для снижения концентрации СО.
Борьба пошла по нарастающей. С 2000 года в Европе появились нормы на оксиды азота и несгоревшие частицы. И здесь бензиновым моторам особых проблем не прибавилось, а вот у дизелистов они начались.
Когда форсунка впрыскивает топливо, на краях факела воздуха много, и топливо хорошо горит — синий цвет на фото А, а в середине кислорода не хватает — там пламя оранжевое. За счет завихрений в камере сгорания можно организовать подачу воздуха к зоне горения, но для этого его должно быть в избытке. Темные зоны на фото В – место где находится избыточный воздух и происходит окисление азота.
Ведь для того, чтобы дизель работал, воздух в нем сжимается в 20-40 раз, нагреваясь до очень высоких температур. Сжать так смесь невозможно, она просто сдетонирует гораздо раньше. Топливо впрыскивается в цилиндр почти в самом конце такта сжатия и факел начинает гореть по краям, а потом догорает то, что в середине. И все равно в камере сгорания остается много воздуха, которому не хватило топлива.
В итоге кислород вступает в реакцию с азотом, и остается много топлива, которому не хватило воздуха. При этом образуются оксиды азота и частицы несгоревших углеводородов. Проблема заключается в том, что одновременно избавиться от обоих вредных веществ не получается. Тщательно регулируя момент и давление впрыска и закручивая вихри в камере сгорания, производители смогли довести двигатели до норм Евро-3.
Дальше можно было только уменьшить что-то одно за счет другого. А с оставшимся бороться уже на выходе. А законодатели жмут. Начиная с Евро-4, токсичность контролируется специальными органами и все сбои фиксируются в памяти блока управления на 400 дней. В Европе транспортная инспекция может в любой момент проверить эти коды и вкатить такой штраф, что мало не покажется. А чтобы даже в отсутствие догляда неповадно было загрязнять окружающую среду, в систему управления двигателем встроена функция NOx-контроль, которая отрубает 2/3 крутящего момента, если засекает превышение норм.
Производители пошли разными путями. Одни решили повысить температуру в цилиндрах и тщательнее сжигать топливо, а с возросшим количеством оксидов азота бороться с помощью системы последующей обработки выхлопа SCR. В глушитель таких машин встроен ванадиевый катализатор, а в выпускной коллектор — форсунка, которая впрыскивает специальный реагент — мочевину, которую из скромности называют AdBlue или DEF. Испарившийся раствор разлагается на аммиак и воду, а на поверхности катализатора происходит реакция между ним и оксидом азота. В результате получается еще вода и чистый азот.
Насос подает реагент (раствор мочевины NH2+H2O) к дозирующему устройству, которым управляет электронный блок на основании показаний двух датчиков концентрации NOx (на схеме не показаны). Первый стоит до катализатора, второй – контрольный – после. Определенное количество раствора впрыскивается в выхлопной коллектор, где испаряется и вместе с отработавшими газами попадает в катализатор. На активной поверхности катализатора оксиды азота реагируют с выделившимся из раствора аммиаком и превращаются в азот и воду. Для европейских машин эти системы производят Bosch и Highlite.
Все было бы просто замечательно, но есть несколько проблем, решить которые до сих пор полностью не удается. И связаны они в большей степени не с техникой, а с человеческим фактором.
Аммиак возить в машине нельзя – это сильный яд, поэтому применяют раствор карбамида (мочевины), который состоит в основном из воды, но стоит около 1 евро за литр. Грузовые машины Евро-4 потребляют около 2-4 литров реагента, как аккуратно называют этот состав, на 100 км, а Евро-5 – до 8 литров.
Как обманывают?
Жаба наносит первый удар в мозг владельца и он начинает искать обходные пути. Самый безобидный для природы – это попытка заменить фирменный реагент чем-нибудь подешевле. В странах бывшего соцлагеря очень любят покупать удобрения, которые разводят в грязных ведрах. Но система очень чувствительна к загрязнениям и качеству мочевины. Результат – забитые фильтры, закристаллизованные распылители, сгоревшие катализаторы. К таким же результатам приводит и просто отказ от заливки мочевины вообще. Если некоторое время поездить без нее, скорее всего, катализатор выгорит, и для возврата системы к работе его придется поменять.
Вторая проблема – это головотяпство. Хотя бачок для реагента имеет синюю крышку, в него регулярно пытаются налить солярки. А для резинок в насосе и клапанах системы — это смерть. В последнее время появились ремкомплекты, а раньше весь блок SCR отправлялся на помойку.
Зная все это, Scania, MAN и многие производители легковых дизелей избрали другое направление. Они используют рециркуляцию отработавших газов, или EGR. В этой системе часть отработавших газов охлаждается и направляется обратно на впуск. Там, смешиваясь с воздухом, они создают смесь, которая хуже пропускает фронт пламени при взрыве. Горение происходит медленнее, температура понижается, и окисление азота уменьшается.
А кроме того, в смеси меньше концентрация кислорода и, следовательно, меньше вероятность встречи неиспользованного кислорода с азотом, что также уменьшает образование вредных веществ. Для двигателей Евро-4 возврат составляет около 10%, а для Евро-5 – до 30%.
Преимущество EGR — в отсутствии дополнительных жидкостей и катализаторов. Следовательно, и цена всей системы, как при покупке, так и в процессе эксплуатации гораздо ниже. Но все не так просто… Снижение температуры снижает КПД, а значит, растет расход топлива.
Еще одним препятствием стало качество топлива. Сера, которая содержится в солярке, тоже охотно вступает в реакцию с кислородом и образует оксид, который, растворяясь в воде, превращается в серную кислоту. Если эта кислота сразу вылетает на улицу, она портит окружающую среду, но не вредит двигателю. Но в случае возврата в цилиндры начинает разъедать все на своем пути. Особенно пока мотор не работает.
Что нас ждет впереди
А с Евро-6 все еще сложнее, потому что там обе системы работают вместе, катализаторов в глушителе — 3 штуки, да еще и сажевый фильтр впридачу. И частицы теперь меряются не концентрацией, а поштучно, за 1 час. Если посмотреть на все это глазами автомобильного инженера ХХ века, то это просто кошмар.
Химики, которые создавали блок катализаторов, называют его химической фабрикой, а двигатель пренебрежительно именуют источником сырья и тепла. Цена такой фабрики в Европе – около 13 тысяч евро, а сколько он будет стоить у нас — даже думать страшно.
А стоит ли овчинка выделки?
И здесь опять битва щита и меча. Экологи проводят через законодательство все более жесткие меры. Производители бьются над их выполнением. А в это время большинство европейских и китайских чип-тюнеров и прочих электронных мудрецов забросила работы по повышению мощности двигателя и сосредоточилась на обмане систем контроля токсичности. Спрос на эти услуги, учитывая сказанное выше, огромный даже в старой законопослушной Европе. А уж у нас в стране он просто обвальный.
Обмануть можно — пока. Это даже не очень сложно и дорого. Точнее, можно отключить NOx-контроль, поснимать элементы систем и думать, что теперь двигателю стало легче жить. На самом деле, крутящий момент действительно перестает ограничиваться, но двигатель входит в аварийный режим работы, а на панели горит лампочка повышенной токсичности выхлопа. Особенно это касается машин с EGR, где многие функции управления двигателем завязаны на соотношение воздуха с отработавшими газами.
Если просто перекрыть поток отработавших газов на впуск, система заметит недостаток давления в коллекторе и включит обходную программу, которая заменит недостающие данные усредненной величиной. Когда такое происходит, мощность двигателя уменьшается на 40%. Если это ограничение снять, двигатель будет работать при сильном недостатке воздуха, что снижает экономичность и повышает дымность выхлопа. В дальнейшем это приводит к залеганию колец.
Реально отключить систему можно только полностью заменив программное обеспечение блока управления, но это обычно делается только через завод-изготовитель. А он, зная, что после такой переделки машина перестанет выполнять местное законодательство, скорее всего, откажет. Хотя для некоторых машин прошивки появились уже и у наших умельцев.
Результат попадания топлива в бак реагента: Прокладки насоса испортились и мочевина потекла внутрь блока управления (коричневые кристаллы)
Данная статья написана в рамках Конкурса авторов — 2015.
Лучшие работы читайте здесь .
Читайте также: