На территории стран ЕС действуют свои стандарты, определяющие уровень вредных выбросов в выхлопных газах.
Нормы выбросов изложены в определенных Директивах, которые разрабатывают Европейский Парламент, Европейский Совет (в данном случае представленный министрами по охране окружающей среды стран-участниц ЕС) и Европейская Комиссия. В своей совокупности эти Директивы формируют стандарты Euro.
Euro – для дизельных двигателей транспортных средств
Нормы Euro устанавливают пределы для выбросов оксидов азота, общего количества углеводородов, неметановых углеводородов, оксида углерода и твердых частиц для большинства транспортных средств, включая автомобили, грузовики, поезда и катера, но не распространяются на морские суда и самолеты. Принято, что стандарты для легковых автомобилей обозначаются арабскими цифрами – Euro 1, Euro 2, Euro 3, Euro 4, Euro 5, Euro 6, а для большегрузных автомобилей – римскими (Euro I, Euro II, Euro III и т.д.).
Нормативно-правовая база ЕС по ограничению вредных выхлопов выглядит следующим образом:
- Euro 1 (1993 г.) вводились Директивами 91/441/EEC (для легковых автомобилей) и 93/59/EEC (для легковых автомобилей и грузовых автомобилей малой грузоподъемностью);
- Euro 2 (1996 г.): Директивы 94/12/EC и 96/69/EC (для легковых автомобилей), Директивы 2002/51/EC и 2006/120/EC (для мотоциклов);
- Euro 3 (2000 г.): Директива 98/69/EC (для всех транспортных средств) и Директивы 2002/51/EC и 2006/120/EC (для мотоциклов);
- Euro 4 (2005 г.): для всех транспортных средств – Директивы 98/69/EC и 2002/80/EC;
- Euro 5 (2009 гг.) и Euro 6 (2014 г.): для легковых и грузовых транспортных средств – Директива 715/2007/EC.
В совокупности все эти нормы заменяют самую первую Директиву 70/220/ЕЕС от 1970 г., направленную на сближение законодательств государств-членов ЕС в области принятия мер против загрязнения атмосферы отработавшими газами автомобильных двигателей с системой позитивного зажигания.
M - Четырехколесные автомобили для перевозки пассажировМ1 - Транспортные средства для перевозки пассажиров, имеющие не более восьми сидячих мест, помимо сиденья водителя
М2 - Транспортные средства для перевозки пассажиров, имеющие более восьми сидячих мест, помимо сиденья водителя, и масса которых не превышает 5 тонн
М3 - Транспортные средства для перевозки пассажиров, имеющие более восьми сидячих мест, помимо сиденья водителя, и масса которых более 5 тонн
N - Четырехколесные автомобили для перевозки грузов
N1 - Транспортные средства для перевозки грузов, максимальная масса которых не превышает 3,5 тонн
N2 - Транспортные средства для перевозки грузов, масса которых более 3,5 тонн, но не превышает 12 тонн
N3 - Транспортные средства для перевозки грузов, масса которых более 12 тонн
О - Прицепы (включая полуприцепы)
G - Внедорожники
Нормы устанавливают различные пределы выбросов для бензиновых и дизельных двигателей. Для дизельных двигателей предусмотрены более строгие нормы выхлопов оксида углерода, а для бензиновых – более жесткие нормы для выбросов оксидов азота. Для бензиновых двигателей с прямым впрыском, ограничения для выбросов твердых частиц предусмотрены только в Euro 5 и Euro 6 – 0,005 г/км, цифра пока не является окончательной и должна быть определена до вступления Euro 6 в силу в 2014 г.
Например, для дизельных двигателей транспортных средств категории М выбросы оксидов углерода составляют: по Euro 1 – 2,72 г/км, Euro 2 – 1 г/км, Euro 3 – 0,64 г/км, Euro 4 – 0,5 г/км, Euro 5 и Euro 6 – 0,5 г/км.
Стандарты Euro 5 и Euro 6 в основном существенно ограничивают уровень выбросов твердых частиц и оксидов азота для дизельных двигателей. Для снижения уровня вредных выхлопов от дизельных двигателей страны ЕС большое внимание уделяют развитию альтернативных видов топлива. Директива по биотопливу 2003/30/EC предусматривала достижения доли возобновляемой энергии в транспортном секторе к 2010 г. до 5,75%, сейчас на стадии рассмотрения находится Директива, увеличивающая долю биотоплива до 10% к 2020 г. В связи с этим Комиссия Евросоюза намерена проанализировать, вводить ли дополнительно стандарты для ограничения вредных веществ, которые могут выделяться при использовании альтернативных видов топлива.
Стандарты Stage для автономных дизельных генераторов
В странах ЕС уровень токсичных веществ от выхлопов дизельных двигателей внедорожной техники регулируют стандарты Stage, аналогичные американским Tier. Хронология введения их в действие следующая: Stage I – в 1999 г., Stage II – с 2001 по 2004 гг., Stage III – с 2006 по 2013 гг., Stage IV – в 2014 г. Нормы Stage распространяются на дизельные двигатели буровых установок, компрессоров, бульдозеров, экскаваторов, техники для обслуживания дорог, снегоуборочной техники, оборудования для аэропортов и подъемных кранов. Стандарты также охватывают сельскохозяйственные и лесозаготовительные машины, но вступили они в силу в 2000 г. Двигатели морских судов, самолетов, железнодорожных локомотивов и автономных генераторов не попадают под действие Stage I и Stage II. Например, для дизельных двигателей мощностью 75-130 кВт установлены следующие пределы содержания количества твердых частиц в выхлопах:
Stage I - 0,7 г/кВт.ч.
Stage II и Stage III – 0,3 г/кВт.ч.
Stage IV – 0,025 г/кВт.ч.
В соответствии со стандартом Stage IV должно использоваться топливо с низким содержанием серы – 10-50 мг/кг (по стандарту Stage III – 1000-2000 мг/кг).
В условиях растущей глобализации европейские стандарты Euro/ Stage в определенной степени гармонизированы с американскими нормами Tier. Однако, в нашей стране с 2011 г. все транспортные средства, произведенные или ввезенные на территорию нашей страны, должны соответствовать стандартам Euro 3. Введение стандарта Евро 4 было запланировано на 2010 г., затем перенесено сначала на 2012 г., а потом и вовсе на 2014 г. В РФ уровень вредных выхлопов регулируется Специальным Техническим Регламентом «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на Территории РФ, вредных (загрязняющих) веществ», который вступил в силу в апреле 2006 г.
Стандарты Stage для строительной техники
Ещё 30 лет назад в баки дизельной техники заливали чуть ли не всё, что могло гореть. Чадили экскаваторы, бульдозеры, грузовики и т. д. нещадно. И хотя в Евросоюзе уже вовсю вводили экологические нормы Евро-1 и Евро-2, моторы строительной техники под них не попадали.
Stage I
В 1999 году ввели стандарт Stage I, регламентирующий уровень выхлопов. Для производителей двигателей это не доставило особых неудобств, так как инженеры попросту настроили механические ТНВД под требуемые стандарты.
«На каждый цилиндр двигателя есть своя плунжерная пара, которая нагнетает давление в камеру сгорания. Но эта конструкция обладает рядом недостатков. Самый весомый – низкое давление впрыска. Плюс к этому – механическое управление всей топливной аппаратурой», — поясняет эксперт Volvo CE по технической поддержке Александр Штин.
Впрочем, российские механики последний пункт относят к достоинствам, так как с механической регулировкой разобраться «на коленке» куда проще, нежели с электронной. Отремонтировать такую технику можно чуть ли не в поле. И, как правило, техника с двигателями стандарта Stage I всё ещё в строю, несмотря на свой возраст.
Stage II
В 2001 году в Европе начали вводить стандарт Stage II. Производителям пришлось устанавливать для каждой форсунки индивидуальный ТНВД с электронным управлением. В Volvo CE пошли дальше и внедрили в топливную систему насос форсунки, которые помимо впрыска топлива ещё и создают давление. Это обеспечивает более точное количество топлива.
Наиболее широкое распространение получила хорошо знакомая многим система Common Rail. В ней насосы накачивают давление до 2000 бар в общую топливную рампу, откуда солярка попадает на форсунки, контролирующие объём впрыска. Точнее, подсчётом занимается ЭБУ двигателя.
С технической точки зрения, у двигателей с электронными системами более высокие показатели крутящего момента и мощности на низких оборотах. Соответственно, расход топлива уменьшается, а ресурс мотора увеличивается, что важно для строительной техники. Ну и, конечно, ущерб экологии минимизирован.
«Сейчас регламентированы нормы выхлопа окислов углерода, азота и твёрдых частиц по стандарту Stage II. Углекислый газ в больших количествах вреден, так как вызывает парниковый эффект. Оксиды серы в выхлопных газах не нормированы, при этом являются вредными», — рассказывает руководитель отдела поддержки продаж Volvo CE Михаил Авдеев.
В камере сгорания двигателя появляются окислы азота и, вступая в реакцию с парами влаги, превращаются в азотную кислоту. Вдыхая её, человек получает онкологические заболевания.
Stage IIIA
В 2006 году в Европе начал действовать стандарт Stage III. Тут производителям машин пришлось потрудиться. В итоге в конструкциях строительной (и не только) техники появилась система рециркуляции выхлопных газов (EGR). Одним из решений стало внедрение в выпускной коллектор трубоотвода с дозирующим клапаном, по которому часть отработанных газов попадает во впускной коллектор вместе с воздухом снаружи.
Ещё один вариант – установка теплообменника, где выхлопные газы остывают и потом отправляются во впускной коллектор двигателя.
В некоторых двигателях стали применять систему внутренней рециркуляции, устанавливая выпускной клапан и открывая его на время для запуска газов обратно в камеру сгорания путём добавления «кулачков» на распредвале.
Stage IIIB
В 2011 в силу вступил второй этап реализации третьего стандарта, направленный на уменьшение выбросов дисперсных частиц. Производители отреагировали установкой в конструкцию выхлопной системы сажевых фильтров (DPF). Естественно, что забивались они достаточно быстро и конструкторы придумали систему прожига. При её активации компьютер отключает EGR, чтобы поступал только воздух, проводит поздний впрыск топлива для повышения температуры в выпускном коллекторе до 650 ⁰С. Соответственно, ГСМ воспламеняется и прожигает фильтр.
Stage IV
В 2014 году новый стандарт заставил производителей техники внедрить в конструкцию использование AdBlue или SCR. В России она сразу же породила море смеха, так как, по сути, в специальный бак нужно было наливать мочевину. Но не в прямом смысле, справлять водителю естественную нужду, а заливать канистры с деионизированной водой и соединением азота, которое при нагреве становится аммиаком.
Естественно, это составило дополнительную статью расходов для владельцев техники. Поэтому в России спрос на установки эмуляторов и отключение AdBlue обогатил многих умельцев.
Stage V
В 2019 году пятый стандарт поставил перед производителями задачу оснащения силовой установки датчиком фиксации ультрамелких частиц сажи.
«Новые двигатели практически не отличаются от тех, что принадлежат стандарту Stage IV. Из впускного коллектора выходят отработанные газы, попадают в дизельный катализатор, где происходит их ускоренное окисление. Выхлоп проходит через сажевый фильтр, соединяется с аммиаком и разлагается на безопасный азот и воду», — поясняет Александр Штин.
Естественно, большую роль в экологических вопросах играет и качество топлива. Если заправлять бак ГСМ с большим количеством серы, то никакие очищающие выхлопы системы не справятся.
