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

10273 4 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.
Андрэ Нодель

Давно уже есть решение по экологии ДВС посредством добавки в топливо. Полное отсутствие оксидов серы и азота, минимальное количество других загрязняющих веществ. Работает на всех типах ДВС (бензин и дизель), на всех видах ДВС (ЕВРО2, ЕВРО3, ЕВРО4 и т.д.).
Но, всем интересно возиться с мочевиной и дожигателями из редкоземельных металлов...
Особенно радует стандарт ЕВРО6.

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 / В России
Прайс-лист нового Volvo XC60 для РФ: в «базе» дешевле, чем планировалось

Дилеры Volvo начали принимать заказы на все версии кроссовера XC60 нового поколения.

1142 0 2
Новые статьи Смотреть все
Статьи / Популярные вопросы
Новые правила проезда перекрестков с круговым движением: что изменилось

Не так давно, 8 ноября 2017 год, вступило в силу постановление Правительства Российской Федерации от 26.10.2017 г. № 1300 «О внесении изменений в Правила дорожного движения Российской Федерации», которое внесло…

63 0 0
Статьи / Финвопрос
Раньше было так же: продажи новых машин и цены в октябре 2017 года

Октябрьская статистика продаж на первичном автомобильном рынке порадовала нас в восьмой раз подряд: рост продолжился, а его цифровые показатели остались значительными. Настолько, что оптимистичные прогнозы экспертов на…

1036 0 1
Статьи / Премьеры
Дело в бобине: как устроена и как работает катушка зажигания

Катушка зажигания – «потомственный немец». В 1851 году механик из Германии Генрих Румкорф (проживавший, правда, в Париже) изобрел катушку с прерывателем, вырабатывающую импульсы высокого напряжения, а в 1925 году…

6853 0 0
Выбор подержанных авто Смотреть все
Выбор авто / Подержанные авто
Mazda 3 BL с пробегом: очень надёжный автомат и нежная система охлаждения

Вечный «японец»… Как много в этом словосочетании для сердца русского слилось! Как сильно в нём отозвалось! Вечного, конечно, ничего не бывает, даже «японца», но вот действительно хорошие машины на свете существуют.…

3011 1 2
Выбор авто / Подержанные авто
Mazda 3 BL с пробегом: кузов не ржавеет, но салон гремит

Хотите беспроблемную подержанную машину? Допустим, японскую. Что выбрать? Toyota? Скучно, да и по части техники не все модели идеальны. Honda? Дорого, и есть пара вопросов к качеству и к комплектациям. Subaru? Тут…

2928 2 1
Выбор авто / Подержанные авто
Suzuki Grand Vitara с пробегом: вечный автомат и мотор-самоубийца

Есть желание купить Ниву, но хочется настоящего японского качества? Вот, пожалуйста: Grand Vitara. Ржавеют они небыстро, постоянно ремонтировать ходовую им не надо… Предел мечтаний, а не машина. Хотя позвольте: мы же…

46364 16 4
Популярные тест-драйвы
Тест-драйвы / Одиночные
Плюс десять: первый тест-драйв Lifan X70

Это звучит парадоксально, но в России практически нет людей, равнодушных к китайскому автопрому. При этом стопроцентных его фанатов тоже можно по пальцам пересчитать… Кто-то относится к автомобилям из Поднебесной…

33635 2 1
Тест-драйвы / Подержанные авто
Добрая панда из одноэтажной Америки: опыт владения Toyota Sequoia II

В России вершиной пищевой цепочки Toyota является Land Cruiser 200. Брутальный флагман, мечта миллионов – живое олицетворение концепции большого черного джипа. Но в США водится особь покрупнее - что это за зверь?…

18460 4 4
Тест-драйвы / Одиночные
Вы нас не ждали: тест-драйв Hyundai Sonata 2,0 AT

О седане D-класса Hyundai Sonata в России стали как-то и забывать. Не особо удачное поколение с индексом NF, затем шестая генерация машины в 2011 году, не продержавшаяся на российском рынке положенные 4-5 лет, и быстрая…

17901 1 60
Обзоры и тесты гаджетов
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…

10186 1 6
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%,…

9695 10 10
Статьи / Практика
За руль – со смартфоном: обзор охранной системы Scher-Khan Mobicar 2

Когда наступает необходимость оснастить тот или иной редакционный автомобиль охранной системой, мы стараемся воспользоваться случаем и выбрать «сигналку» поинтереснее и понавороченнее, изучив на ее примере свежие…

5106 10 4
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…

27209 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.…

14989 1 0
Статьи / Военная техника
Плывут все! От мала до велика: уникальные советские военные амфибии

Малоизвестно, что, несмотря на «железный занавес», в Советском Союзе существовало обширное семейство военных плавающих автомобилей, не имевших прямых зарубежных аналогов. И пусть все они создавались под грифом…

7400 2 10
История автомобилестроения
Статьи / История
По стопам Ванкеля: взлёт и падение роторных моторов ВАЗ

На массовых советских легковушках не было особых технических инноваций - ни дизеля, ни автоматической трансмиссии, ни гидропневматической подвески, ни турбонаддува. В огромной стране были востребованы любые автомобили -…

121615 4 3
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…

35984 1 24
Статьи / История
Они хотя бы попытались: кроссоверы-купе от 50-х и до 2000-х

Десять лет назад, в далеком 2007 году, компания BMW представила миру свое «революционное» творение – кроссовер-купе BMW X6. Как и многие другие очень странные решения, оно получило эпитеты «эксклюзивный» и…

22545 7 6
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?