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

8960 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 / Рендеры "Колёса.ру"
Kia Rio для России: новые изображения

На прошлой неделе компания Kia опубликовала первые официальные скетчи седана, который будет предназначен для российского рынка. Пользуясь ими, портал «Колёса.ру»…

16016 2 2
Новые статьи Смотреть все
Статьи / Практика
Лучше современных: как правильно доработать старое советское зарядное устройство

У многих в гаражах пылятся и ржавеют старые советские зарядные устройства. Дизайн их нередко напоминает о ядерной войне, а внешнее состояние порой оставляет желать лучшего... Но зато у этих приборов есть главное –…

1340 0 0
Выбор авто / Новые авто
Разные одноклассники: что выгоднее купить – Hyundai Solaris или Kia Rio?

Исподлобья смотря на переписываемые месяц от месяца цены на новые автомобили, наблюдая за премьерами и анонсами и думая о покупке лучшей машины за планируемые деньги, большинство потенциальных обладателей автомобиля из…

17288 2 2
Статьи / Практика
Быть аккуратным водителем – выгодно: как сэкономить на каско при помощи смартфона

Мы уже говорили о телематических системах, следящих за автомобилем и его параметрами. Настало время рассказать об иной ветви эволюции телематики – приложениях, измеряющих вашу водительскую дисциплину. Разбираемся, какие…

1034 1 2
Выбор подержанных авто Смотреть все
Выбор авто / Подержанные авто
Opel Corsa D с пробегом: не очень надёжные МКПП и выносливые моторчики

Интерес к маленьким машинкам у нас в России, под стать машинкам, маленький. А зря. Есть среди них очень интересные экземпляры, которые вполне способны и пакеты с покупками перевезти, и даже в соседний город свозить. И…

807 4 3
Выбор авто / Подержанные авто
Opel Corsa D с пробегом: удивительно крепкий кузов и «скрипучие» тормоза

Маленькие машины в России не очень любят. Исключений не много, к ним, пожалуй, можно отнести только Skoda Fabia, VW Polo и Opel Corsa, с натяжкой – Peugeot 206 и. Остальные «малыши» встречаются в минимальных количествах,…

1263 5 2
Выбор авто / Подержанные авто
Kia Sportage II с пробегом: лучший двигатель XXI века и болезнь правого ШРУСа

Можно ли купить корейский кроссовер, например, Kia Sportage II, и быть счастливым? Мы уже начали разбираться в этом вопросе в первой части нашего обзора. И в целом ничего совсем уж страшного в этом автомобиле пока не…

11287 7 1
Популярные тест-драйвы
Редкие авто
Некоторые монстры живы до сих пор: опыт владения Hummer H2

Было время, когда они были везде. По телевизору – в каждом клипе, у ресторана – на VIP парковке, на свадьбе – во главе кортежа. Квадратные громилы, увешанные тонной хромированных аксессуаров, шокирующие диаметром дисков…

30697 0 0
Тест-драйвы / Одиночные
Секрет притягательности: тест-драйв Hyundai Creta 1.6 4WD

Субкомпактный кроссовер корейской марки ворвался на российский авторынок как пиратский бриг в бухту Маракайбо. «Бешеный спрос: Hyundai Creta обошёл всех конкурентов по скорости продаж», «Продажи Hyundai Creta в России…

29063 10 22
Редкие авто
Ламборгини? Нет, не слышал: опыт владения Chrysler 300C Touring

Не секрет, что американцы недолюбливают универсалы. К чему эти полумеры, когда можно купить внедорожник или такой милый сердцу патриота пикап? Тем парадоксальнее, что один из самых харизматичных «сараев», с легкостью…

17189 1 7
Обзоры и тесты гаджетов
Статьи / Практика
Делаем сигнализацию из смартфона: эксперимент с приложениями для Android

Смартфон, даже самый дешевый или напрочь устаревший, содержит в себе множество элементов, имеющихся лишь в самых дорогих и продвинутых автосигнализациях. А значит, можно заставить специальное приложение управлять…

68081 9 0
Статьи / История
Обновки из СССР: распаковываем автоаксессуары, купленные в прошлом веке

Судьба вещей, которые мы рассматриваем сегодня, достойна того, чтобы им позавидовать: их сделали в прошлом веке, им бог весть сколько лет, но они так и остались новыми. Они дожили до наших дней и попали в совершенно…

54954 7 3
Статьи / Практика
Музыка вчерашнего века: тестируем магнитолу Ferrari и кассетник Иж

Кажется, это было еще вчера: радио Маяк в каждой машине, колонки от домашней системы С-30 под сиденьем и автомобильная стереомагнитола «Гродно» как предел мечтаний. Ворошим прошлое, шерстим пыльные чуланы и вместе…

26808 12 0
Военная техника
Статьи / Военная техника
Двухколесные солдаты: секретные одноосные тягачи Советской армии

Несмотря на сугубо мирную профессию оригинальных одноосных автомобилей-тягачей для работы в крупном гражданском строительстве, они негласно состояли на вооружении в Ракетных войсках стратегического назначения (РВСН). Там…

57920 3 32
Статьи / Военная техника
Двойное назначение: гражданские версии советских ракетовозов

За десятки лет существования тяжелых армейских автомобилей-шасси серии МАЗ-543 создалось впечатление, что все входившие в нее машины были строго засекречены и выполняли лишь архиважные военные задачи по защите Страны…

30416 3 0
Статьи / Военная техника
Гигант на обочине: секретный ракетный тягач «Оплот»

В истории советской военной промышленности было немало случаев, когда экспериментальная машина с рядом оригинальных технических решений проваливала военную приемку. Немало перспективных военных разработок погубили…

22650 2 0
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 -…

108904 4 3
Статьи / История
Калека, шаланда и ведровер: народные прозвища Москвича, Волги и Жигулей

Зачем машинам прозвища? Это можно объяснить в тех случаях, когда у модели нет официального имени, только цифра индекса. Но далеко не всегда это так! Итак, первая часть исследования народного автомобильного нейминга и его…

22217 5 0
Статьи / История
Ошибки Юности: почему микроавтобус ЗИЛ так и не стал массовым

Московский Завод имени Лихачева (ЗИЛ) был широко известен даже за пределами СССР своими грузовыми автомобилями, которые составляли основу народнохозяйственного автопарка огромной страны. Кроме того, на ЗИЛе также…

9126 2 0
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?