Euro, Stage, Tier

Перспективные экологические нормы

Станислав Протасов
В нашем журнале № 1, 2 и 3 за 2008 г. рассказывалось об экологических нормах Eврoсоюза Euro 4 и 5, а также Stage IIIB. Недавно мы получили сведения о следующих нормах Euro 6, Stage IV и Tier 4. Эти нормы рано или поздно будут приняты в России, поэтому мы сочли полезным рассказать о них.
 
 

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

ИЗ ОФИЦИАЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ ГСМ Двигатель Экология
Станислав Протасов Основные Средства 04'2009 29 июня 2010

Комментарии (0)