Евро за «Евро» – зачем нужны строгие нормы для выхлопа

9657 3 7
Поделиться: 0 2 0 3 0 2

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

Первые нормы токсичности выхлопа появились в середине 80-х годов в Калифорнии, когда выяснилось, что Лос-Анджелес и Сан-Франциско задыхаются от смога. И сегодня законодательство этих штатов — самое суровое в мире в этом вопросе. Остальные подтягиваются. Во всей Европе, в Америке и Японии законодатели жмут на производителей автомобилей, заставляя их снижать вредные выбросы двигателей. Исполнение их требований становится все дороже и дороже. При этом среди автовладельцев упертых «зеленых» не так уж и много. Последние вообще считают машины злом и ездят на велосипедах и электричках. Остальные же считают удорожание техники неизбежным налогом, который надо заплатить, чтобы спать спокойно.

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.

Законодатели это «просекли» и запретили. Пришлось заняться разработкой систем впрыска топлива, которые могли точнее регулировать процессы смесеобразования и исключать неполное сгорание. Потом появились катализаторы, которые довольно эффективно очищали выхлопные газы, оставляя только воду и углекислый газ. Для дизельных двигателей тогда все еще было относительно спокойно, ведь в их выхлопе нет угарного газа.

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.

Для дизельных двигателей с EGR требуется топливо, в котором серы — меньше пяти частей на миллион. До недавнего времени российский норматив по содержанию серы был почти в 40 раз больше, и хотя сейчас он полностью соответствует европейскому (не более 10 мг на килограмм), в стране процветает нелегальная торговля соляркой, которая не соответствует техрегламенту. И если в крупных городах «паленого» топлива не так много, то в провинции и на трассах – полно. В наихудшем случае регулярная заправка плохой соляркой обернется полной заменой поршневой группы и топливной системы через пару лет. А это легко потянет на десяток-другой тысяч в европейской валюте. Поэтому Scania запретила продажу таких машин во всех странах бывшего соцлагеря. Для них предлагают машины с мочевиной.




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.

Чтобы неповадно было все это отключать, в систему встроен контроль, который уже не мощность «рубит», а скорость. Например, кончилась мочевина в бачке — и скорость падает до 25 км/ч. Ползи себе потихоньку до ближайшей колонки, где сможешь ее купить. Еще одна фишка законодателей – если до сих пор машина считалась удовлетворяющей нормам по факту своего рождения, то для Евро-6 предусмотрен выборочный контроль машин с пробегом.




В двигателях Евро-6 использованы обе системы, и SCR, и EGR. До 30% отработанных газов, пройдя через охладитель, возвращаются в цилиндры, чтобы снизить температуру и уменьшить образование окислов азота. А то, с чем они не смогли справиться (1), обрабатывается в глушителе, где сперва стоит окислительный катализатор (2), дожигающий все то, что не сгорело, потом фильтр твердых частиц (3). После этого газы выходят в смесительную камеру (6), куда через сопло (4) подается реагент(5), который испаряется, и все это вместе попадает, собственно, в SCR – катализатор, в котором происходит реакция между мочевиной и остатками NOx (7). А на выходе – катализатор, расщепляющий оставшийся от реакции аммиак (8). Весь этот блок весит 130 кг.

Цена «химических фабрик» столь сладка, что их приладились делать не только производители автомобилей, но и такие, казалось бы далекие от глушителей фирмы, как Эбершпехер. На снимке полный ряд для всех основных европейских брендов.

А стоит ли овчинка выделки?

Нашему человеку, в массе своей, все эти затраты кажутся совершенно излишними. А уж ограничения, накладываемые так называемым NOx-контролем, и подавно. В общем-то, европейским водителям тоже, поэтому в систему и встроены неудалимые коды неисправности, а отключить ее нельзя, она забита в двигатель «по железу».

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.

Желание сэкономить здесь и сейчас – это наш национальный вид спорта. Но почему-то, приезжая в Германию или Швецию, мы с удовольствием вдыхаем чистый воздух их городов, а возвращаясь на родину, клянем начальников, заставивших нас платить за «никому не нужные» Евро…


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.

Организаторы конкурса:

Если Вы хотите участвовать в следующем Конкурсе,
укажите Ваш email здесь.



Читайте также:



Понравилась статья? 0 2 0 3 0 2

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.

Полностью согласен с Борисом Игнашиным, а автор - романтик и жертва пропаганды, поскольку реальную экологию современных авто лучше не знать. Какой ценой даются заветные цифры - подумайте сколько авна выбрасывается в среду, чтобы производить одноразовые моторы и менять их раз в пять лет. Реальные показатели выбросов 20 летних исправных авто (а их поддерживать исправными, не в пример современным, легко) намного ниже, чем у типичного 3-5-летнего турбонемца с залегшими кольцами

Борис Игнашин

Отсутствие глобального технического мышления у большинства "экологов" приводит к тому, что расходуются миллионы тонн редкоземельных материалов, уродуются ради этого сотни тысяч гектаров земли, расходуется энергия... Производители похоже весьма рады повышению цен на продукцию и увеличению трудоемкости облуживания, а законодательное лобби не заостряет внимание на кажущейся экологичности.То, что машина массой в десять тонн отправится на переработку или свалку не через 15 лет, а через пять их не волнует.Это бюрократия и формализм.Чистота выхолпа Евро2 была, пожалуй, единственно обоснованной, все остальное банально не работает как нужно уже после нескольких лет эксплуатации, а все законодательно вымученные нормы расхода топлива ведут в первую очередь к повышению нагрузки на среду за счет избыточного уровня производства.Мягко говоря, ситуация странная. Под видом благого дела уже давно творится невесть что.

Тащемта, всего должно быть в меру.гнаться за нормами евро-4 или 5, а уж и подавно - 6, это очень прибыльный бизнес для кого-то. у нас в россии бизнес фунциклирует по-другому, нашей госдуре это не интересно... пока.вопрос не только в том, что такой-то двигатель более "чистый", а такой-то - "грязный", дело в состоянии, техобслуживании. в европах вы не встретите чадящих чудищ-камазов, от которых над дорогой висит черно-синий дым еще минут 5 после того, как оно проехало. И таких же автобусов не встретите, а в москве в районе "садовода" их - валом, не говоря уже о легковых машинах.Операцию "выбить катализатор" у нас владельцы подержанных машин сильно любят. понятно, что от такой обслуги и когда-то евро-4 машины будут по экологичности как старые жигули.Кто-то говорит, например, о газовых двигателях как о реальной экологичной альтернативе бензину и дизелю, ведь сажа и CO/CH/NO - это только верхушка того Г..., что струится из выхлопных труб, там еще целый воз такой дряни, что думать страшно. С метаном такого в принципе невозможно.

Главная новость
Новости / Новинки
Кроссовер Volvo XC40 представлен официально

Мировая премьера нового компактного «паркетника» Вольво состоялась в Милане.

2710 0 0
Новые статьи Смотреть все
Статьи / Интервью
Хильдегард Вортманн, BMW: прибыльность для нас – цель номер один

Как BMW будет бороться с конкурентами, увидим ли мы в России седан 1 серии, какое будущее у нового кроссовера X7, и зачем BMW такой обширный модельный ряд? Почему немцы не ощущают «кризиса идей», и является ли рост…

198 0 0
Статьи / Технологии
Российская система противодействия угонам КОРЗ из 90-х – как она работала и почему провалилась

КОРЗ – это Комплекс Оперативного Розыска и Задержания автоугонщиков. Система, на которую возлагались большие надежды в начале 90-х, когда в стране бушевал бандитский произвол, и количество угонов зашкаливало. На…

622 0 0
Статьи / Интересно
Пять вещей, за которые любят и ненавидят Lada Granta

Ну вот мы и добрались до неё. Воющая, гниющая, рассыпающаяся на части, подвергающаяся насмешкам… Выдерживающая всё это, вмещающая два мешка картошки и продолжающая движение. Не великая, не ужасная, но суперпопулярная –…

20029 4 8
Выбор подержанных авто Смотреть все
Выбор авто / Подержанные авто
Volvo S60 II с пробегом: проблемные коробки-роботы и минусы высокой форсировки

По меркам премиальной машины Volvo S60 2-го поколения отнюдь не кажется разорительной покупкой. Во всяком случае, кузов отлично защищён от коррозии, салон держится молодцом. Правда, фары получились проблемными, подвеска…

1127 0 4
Выбор авто / Подержанные авто
Volvo S60 II с пробегом: дорогая оптика и проблемная электрика

Вскоре выйдет уже третье поколение среднеразмерного седана Volvo S60. Наверное, настало самое время проанализировать, как проявила себя машина второго поколения. Во всяком случае, причины заняться её изучением есть.…

2077 0 5
Выбор авто / Подержанные авто
Honda CR-V lll с пробегом: не совсем полный привод и утечки масла из ДВС

У Honda CR-V есть целая армия поклонников. С одной стороны, это правильно: хороший кузов, мало подверженный коррозии, надёжные коробки и моторы, практически беспроблемная электрика… Всё это у Хонды есть. Но с другой…

2621 1 2
Популярные тест-драйвы
Тест-драйвы / Одиночные
Экипажу приготовиться к взлёту: тест-драйв Ikarus 55 Lux

Может, сорок лет назад автобусы не были такими удобными, как современные. Не было в них кондиционеров, в них могло потряхивать, был слышен звук моторов… Но многие из автобусов прошлого были невероятно красивыми и…

14526 8 0
Тест-драйвы / Одиночные
Пост принял: тест-драйв Volkswagen Tiguan

Отслужив в трудных российских условиях «десять лет беспорочной» с момента начала выпуска в 2007 году, единственный компактный кроссовер в модельном ряду Volkswagen сдал пост преемнику – второму поколению. Сменщик…

14026 11 3
Тест-драйвы / Одиночные
Молодым и энергичным: тест-драйв нового Kia Rio

О чем вы думаете, когда кто-то упоминает Рио? О карнавале, «Самбодроме» в районе Эстасио, ритмично гремящих маракасах, красивых смуглых девушках в смелых и экзотичных нарядах и атмосфере праздника, пронизывающей этот…

10498 3 4
Обзоры и тесты гаджетов
Гаджеты / Радар-детекторы
Активный антирадар – что это такое и как работает?

Активные антирадары-подавители, которые глушат сигналы "гаишных" радаров – об этих устройствах регулярно заходят разговоры в любом автосообществе. Но большинство бесед крутится вокруг невнятных легенд и смутных мифов,…

35581 0 0
Статьи / Технологии
Личный экономист, охранник, инструктор и диагност: тестируем универсальный автогаджет

Автомобильные сигнализации в их классическом понимании уступили место продвинутым многофункциональным системам, объединяющим в себе мощный охранный потенциал и «страховую телематику», дающие скидки на КАСКО до 50%,…

6757 10 10
Гаджеты / Видеорегистраторы
Cтарый новый приятель: обзор видеорегистратора Mio MiVue C335

Компания Mio для многих - старый приятель! С ней в начале 2000-х мы осваивали первые умные карманные гаджеты - когда еще не существовало смартфонов, модного слова «android», а мобильным устройством от Apple был лишь…

8044 0 6
Военная техника
Статьи / Военная техника
Непризнанные шедевры: уникальные военные автомобили из Белоруссии

Подавляющую долю мощного потока военных автомобилей, над которыми по заданиям Министерства обороны СССР трудились сотни секретных КБ и заводов, представляли собой экспериментальные поисковые конструкции, созданные в…

23356 2 0
Статьи / Военная техника
Незаметные труженики войны: автомобили-карлики в Советской армии

В самые трудные годы изоляции и «железного занавеса» советские конструкторы не имели равных по числу смелых творческих идей и уникальных опытных разработок, которые негласно находились в авангарде мирового прогресса.…

11988 1 0
Статьи / Военная техника
Секретный советский приоритет: активные военные автопоезда

Преодолев трудный процесс проектирования и испытаний опытных образцов активных автопоездов, о которых мы рассказывали в предыдущем материале, уже в 1960-е годы на головных советских автозаводах удалось наладить выпуск…

18618 1 0
История автомобилестроения
Статьи / История
Советская мощь: все автомобили с V8 из СССР

Фраза «американский автомобиль с V8» звучит так же логично, как «борщ с пампушками». Фраза «советский автомобиль с V8» до сих пор звучит так же непривычно, как «мороженое с беконом». Меж тем, и мороженое с беконом, и…

29617 1 24
Статьи / История
От практичности к эстетичности: кристаллическая революция дизайна ŠKODA

На протяжении всей своей истории автомобили ŠKODA были примером «техники для человека», причем человека семейного, практичного и активного. В истории рекламной фотографии наглядно отражен важный факт: эволюция марки –…

6670 0 12
Статьи / История
Ой, мороз, мороз: история автомобильного кондиционера

Мы уже рассказывали о том, как в автомобилях появилась «печка». Процесс этот был долгим и сложным, но с появлением тепла в машине не закончились попытки сделать её ещё более комфортной. Ведь всем известно, что изнеженный…

7871 9 9
Внимание

Изображение
Выбрать файл
Добавить цитату
Внимание

Вы уверены, что хотите удалить этот комментарий?

Внимание

Вы уверены, что хотите удалить все комментарии пользователя?

Внимание

Вы уверены, что хотите отклонить комментарий пользователя?

Внимание

Вы уверены, что хотите переместить комментарий пользователя в спам?

Внимание

Вы уверены, что хотите переместить комментарий пользователя в корзину?