С. Протасов «Основные Средства» №4/2009
Экологические нормы Eврoсоюза, США и Японии очень близки и в значительной степени гармонизированы по уровням токсичных составляющих и по срокам вступления в действие, но все же различия есть, например, в методиках измерения дымности на режимах разгона двигателя.
Нормы Euro 6 еще окончательно не составлены и не утверждены, но уже можно сказать, что ужесточение требований будет значительным. Следует отметить, что для измерения токсичности отработавших газов (ОГ) при сертификации на Euro 6 вводятся новые циклы (методики) испытаний: вместо ETC (European Transient Cycle), вероятно, будет введен новый цикл WHTC (World Harmonized Transient Cycle). При испытаниях по этому циклу обороты и нагрузки двигателей будут, в общем, меньше, поэтому и температуры ОГ будут ниже. Однако при снижении температуры ОГ уменьшается количество аммиака, образующегося из раствора мочевины, и каталитический нейтрализатор теряет часть своей эффективности. Вследствие этого ограничивается и разложение NOx. Вдобавок цикл WHTC включает в себя «холодный» режим работы в первой части цикла, при котором NOx нейтрализуется еще меньше. В результате уровень NOx в ОГ увеличивается, поскольку вторая, «горячая» часть цикла не может компенсировать этого увеличения токсичных составляющих.
Требования экологических стандартов для внедорожной техники Stage IV, EEV и Tier 4 подобны нормам для магистральных автомобилей Euro 5/6 и US'7, US'10, только сроки вступления в действие первых запаздывают примерно на три года относительно вторых. Ограничения по уровню содержания NOx в ОГ и сажи в «магистральных» и «внедорожных» стандартах не сильно различаются (см. табл. 1, 2 и 3).
По новой методике испытаний двигателей на неустановившихся режимах NRTC (ее будут применять параллельно со старым циклом NRSC, состоящим из восьми контрольных режимов, ISO 8178) внедорожные машины должны испытываться дважды – с холодным и горячим пуском. Суммарные выбросы подсчитывают так: 10% берется из собранных при испытаниях с холодным пуском и 90% – из испытаний с горячим пуском.
Норма | Дата введения | Методика испытаний |
CO, г/кВт.ч |
CH, г/кВт.ч |
NOx, г/кВт.ч |
РМ (сажа), г/кВт.ч |
Дымность, м–1 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Euro 4 |
Октябрь 2005 г. |
ESC/ ELR |
1,5 |
0,46 |
3,5 |
0,02 |
0,5 |
Euro 5 |
Октябрь 2008 г. |
ESC/ ELR |
1,5 |
0,46 |
2,0 |
0,02 |
0,5 |
Euro 6* |
Январь 2013 г. |
WHTC/ ELR |
1,5 |
0,13 |
0,4 |
0,01 |
Н. д. |
*Проект (положение на 16 декабря 2008 г.). |
Нормы Tier 4 не требуют использования закрытой вентиляции картера у двигателей внедорожных машин, однако при сертификации токсичность картерных газов у двигателей с открытым картером измеряется и прибавляется к выбросам ОГ.
Цикл по измерению выбросов двигателей внедорожных машин состоит из тех же постоянных режимов, что предусмотрены для европейских норм Stage IV и описаны в стандарте ISO 8178. Кроме того, нормы Tier 4 предусматривают также испытания внедорожных машин по NRTC – циклу неустановившихся режимов. Цикл NRTC предусматривает испытания с холодным пуском. Суммарные выбросы подсчитывают так: 5% берется из собранных при испытаниях с холодным пуском и 95% – из испытаний с горячим пуском. Сроки введения испытаний по NRTC представлены в табл. 4.
Категория | Полезная мощность P, кВт | Дата введения | СО | СН | NOx | РМ |
---|---|---|---|---|---|---|
Q |
130≤P≤560 |
Январь 2014 г. |
3,5 |
0,19 |
0,4 |
0,025 |
R |
56≤P<130 |
Октябрь 2014 г. |
5,0 |
0,19 |
0,4 |
0,025 |
Полезная мощность | Дата введения | СО | NMHC* | NMHC+NOx | NOx | PM |
---|---|---|---|---|---|---|
P<8 кВт | 2008 г. |
8,0 |
– |
7,5 |
– |
0,4 |
8 кВт≤P<19 кВт | 2008 г. |
6,6 |
– |
7,5 |
– |
0,4 |
19 кВт≤P<37 кВт | 2008 г. |
5,5 |
– |
7,5 |
– |
0,3 |
2013 г. |
5,5 |
– |
4,7 |
– |
0,03 |
|
37 кВт≤P<56 кВт | 2008 г. |
5,0 |
– |
4,7 |
– |
0,3 |
2013 г. |
5,0 |
– |
4,7 |
– |
0,03 |
|
56 кВт≤P<130 кВт | 2012–2014 г. |
5,0 |
0,19 |
– |
0,40 |
0,02 |
130 кВт≤P≤560 кВт | 2011–2014 гг. |
3,5 |
0,19 |
– |
0,40 |
0,02 |
Генераторные установки Р>900 кВт | 2011–2014 гг. |
3,5 |
0,40 |
– |
0,67 |
0,10 |
Все двигатели, кроме генераторов Р>900 кВт | 2011–2014 гг. |
3,5 |
0,40 |
– |
3,5 |
0,10 |
Генераторные установки от 560 до 900 кВт | 2015 г. |
3,5 |
0,19 |
– |
0,67 |
0,03 |
Все двигатели, кроме генераторов от 560 до 900 кВт | 2015 г. |
3,5 |
0,19 |
– |
3,5 |
0,04 |
*NMHC – неметановые углеводороды. |
Нормы Tier 4 предусматривают также оценку по предельно допустимым нормам (NTE), выбросы по которым измеряют, не применяя какую-либо особую методику. Для двигателей большинства категорий по нормам NTE допускается превышать уровень содержания каждой токсичной составляющей ОГ в 1,25 раза относительно указанного в стандарте. Двигатели должны соответствовать требованиям норм NTE и при сертификации, и в период всего срока эксплуатации. Цель, с которой вводят эти нормы, понятна – двигатели должны иметь низкую токсичность не только во время испытаний по контрольному циклу, но и в реальной эксплуатации.
Полезная мощность, кВт | Дата NRTC | Дата NTE |
---|---|---|
P<56 | 2013 г. |
2013 г. |
56≤P<130 | 2012 г. |
2012 г. |
P>130 | – |
2011 г. |
Р>560 | 2011 г. |
Н. д. |
Примечание. Двигатели всех мощностных категорий, работающие на постоянных оборотах при различных нагрузках, не испытываются по NRTC. |
В комплексе требований новых стандартов токсичности важное место занимают требования к составу дизельного топлива ULSD (Ultra-Low Sulfur Diesel – дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы). При более высоком содержании серы в топливе нейтрализация ОГ будет менее эффективной, и в результате токсичность ОГ может оказаться выше, чем требуют новые нормы, из-за повышенного содержания сульфатов и диоксида серы SO2. Для сертификации по Tier 4 с 2011 г. должно использоваться дизельное топливо ULSD с содержанием серы 7…15 ppm. Переход с содержания серы 2000 ppm на 7…15 ppm производится поэтапно в период с 2006-го по 2010 г.
В Евросоюзе уровень содержания серы в дизтопливе должен уменьшиться с 500 ppm сначала до 15 ppm, а затем до 5 ppm и практически до 0 ppm. Нормы ULSD Евросоюз будет вводить с 2009 г. – перед вступлением в действие норм Stage IIIB. В Японии ULSD уже приняты для топлива внедорожных машин.
Следует отметить, что в результате обработки, снижающей содержание серы, может уменьшиться устойчивость топлива к окислению, поэтому, несомненно, понадобится вводить в него противоокислительные присадки.
Напомним, что 27 февраля 2008 г. был утвержден (постановлением Правительства РФ № 118 с изменениями, утвержденными от 30 декабря 2008 г. постановлением № 1076) и, следовательно, с 27 августа 2008 г. в России вступил в силу технический регламент, согласно которому устанавливается содержание серы в дизтопливе от 10 до 500 ppm в зависимости от класса. Однако примерно в течение трех лет (для топлива разных классов даты различаются, 2011–2014 годы, а для топлива класса 5 срок не ограничивается) допускается выпуск в оборот дизельного топлива, содержащего 2000 ppm серы. То есть пользоваться низкосортным дизтопливом, от которого отказались все развитые страны, россиянам предстоит немало лет. Тем не менее в стране еще долго будет эксплуатироваться множество машин с дизельными двигателями Euro 2/ Stage II и ниже, для которых устаревшие марки дизтоплива подходят лучше (в частности, по цетановому числу), что тоже нельзя сбрасывать со счетов. Да и стоимость низкосортного топлива должна быть ниже (хотя за ценообразование в России поручиться нельзя).