Euro, Stage, Tier. Перспективные экологические нормы

01/11/2021

Новый сертификат соответствия!

С. Протасов «Основные Средства» №4/2009

Нормы 2011–2016 гг.

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 NO_x. Вдобавок цикл WHTC включает в себя «холодный» режим работы в первой части цикла, при котором NO_x нейтрализуется еще меньше. В результате уровень NO_x 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 NO_x 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.

Таблица 1. Нормы выброса вредных веществ Euro 4, 5 и 6

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.

Таблица 2. Нормы выброса вредных веществ в соответствии со Stage IV

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

Таблица 3. Нормы выброса вредных веществ в соответствии с Tier 4, г/кВт.ч

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.

Таблица 4. Сроки введения цикла NRTC и норм NTE

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.

Требования к топливу

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.

Российский регламент по топливу

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).