Стандарты токсичности в Евросоюзе
Дизельные двигатели внедорожных машин

Первые законодательные нормы Евросоюза, ограничивающие токсичность отработавших газов (ОГ) внедорожных самоходных машин, были опубликованы 27 февраля 1998 г. (Директива 97/68/ЕС). Нормы для дизелей внедорожных машин вводились в два этапа: Stage I вступили в силу в 1999-м, Stage II – в зависимости от полезной мощности двигателей с 2001-го по 2004 г.

Какое же оборудование подпадает под действие этих стандартов? Прежде всего это промышленные буровые установки, компрессоры, строительные колесные погрузчики, бульдозеры, внедорожные грузовые транспортные средства, мобильные экскаваторы, которые могут передвигаться по дорогам общего пользования, вилочные погрузчики, машины для уборки и ремонта дорог, снегоуборочная техника, наземное вспомогательное оборудование для аэропортов, оборудование вертикального доступа, подъемники, а также самоходные подъемные краны.

Под действие этих стандартов подпадают сельскохозяйственные и лесозаготовительные тракторы, однако сроки вступления в силу для них иные (Директива 2000/25/ЕС от 22 мая 2000 г.). Двигатели, используемые на водных судах, железнодорожных локомотивах, самолетах и в генераторных энергетических установках, под действие стандартов Stage I/ II не подпадают.

9 декабря 2002 г. Европейский парламент принял Директиву 2002/88/ЕС, содержащую дополнения к Директиве 97/68/ЕС, посвященной внедорожным машинам: дополнительно вводились стандарты токсичности ОГ небольших бензиновых двигателей мощностью менее 19 кВт для коммунальных машин. Директива также распространяет действие стандартов Stage II на двигатели, работающие при постоянной частоте вращения. Стандарты токсичности ОГ двигателей коммунальных машин в значительной степени приведены в соответствие со стандартами США по токсичности ОГ маломощных двигателей коммунальных машин.

Предлагаемые нормы Stage III/ IV по токсичности ОГ двигателей внедорожных машин были опубликованы Европейской комиссией 27 декабря 2002 г. и приняты Парламентом в октябре 2003 г. Нормы Stage III постепенно вступят в силу с 2006-го по 2013 г. Нормы Stage IV будут вводиться в действие в 2014 г. Стандарты Stage III/ IV в дополнение к тем категориям двигателей, которые подпадают под действие норм Stage I/ II, ограничивают токсичность ОГ двигателей железнодорожных локомотивов и водных судов, используемых на внутренних водных транспортных артериях. Под действие норм Stage III/ IV подпадают только новые транспортные средства и оборудование, а машины, уже находящиеся в эксплуатации, можно продолжать использовать, если двигатели соответствуют нормам Stage I/ II, даже после замены двигателей.

*Под действие Stage II с 31 декабря 2006 г. также подпадают двигатели, работающие при постоянной частоте вращения.

Законодательные органы Евросоюза, США и Японии совместно работают над гармонизацией в мировом масштабе стандартов токсичности ОГ двигателей, чтобы ускорить и сделать единообразным развитие двигателей и сертификацию на токсичность ОГ для производителей двигателей. Нормы Stage I/ II были частично приведены в соответствие со стандартами США. Предлагаемые нормы Stage III/ IV гармонизированы со стандартами Tier 3/ 4 США.

На основе директив Евросоюза должны быть созданы национальные законы государств-членов. Переходный период с налоговыми льготами продолжительностью до двух лет предоставляется в большинстве стандартов токсичности ОГ двигателей внедорожных машин для двигателей, произведенных до официальной даты вступления в действие законодательства. Поскольку конкретную продолжительность каждого льготного периода, от 0 до 2 лет, самостоятельно определяет каждое государство – член Евросоюза, точный график введения в действие законодательства может различаться в разных странах.

Стандарты Stage I/ II

Нормы, установленные стандартами Stage I и Stage II, не должны превышать величин, приведенных в табл. 1. Нормы, принятые в Stage I, ограничивают токсичность ОГ, выходящих непосредственно из камеры сгорания (КС), т. е. до того, как ОГ поступят в какое-либо устройство в составе системы выпуска, нейтрализующее ОГ. Токсичность ОГ измеряется в соответствии с методикой ISO 8178C1 (8-режимный цикл) и выражается в г/кВт·ч. При сертификации на соответствие нормам Stage I/ II двигатели должны испытываться на топливе с содержанием серы 0,1...0,2% по массе.

Стандарты Stage III/ IV

Предложенные стандарты Stage IIIA, Stage IIIB и Stage IV для дизельных двигателей самоходных внедорожных машин представлены в табл. 2, 3 и 4.

*Для двигателей, работающих при постоянной частоте вращения, относящихся к категориям h, i, k, устанавливается дата 31.12.2010 г., для категории j – 31.12.2011 г.

Стандарты Stage IV ограничивают предельное содержание сажи (твердых частиц) в пределах 0,020...0,025 г/кВт·ч. Системы выпуска двигателей, чтобы обеспечить соответствие этим нормам (составляющим приблизительно 90%-ное уменьшение содержания токсичной составляющей по сравнению с нормами Stage II), по-видимому, придется оборудовать сажевыми фильтрами. Для некоторых двигателей может также потребоваться нейтрализация ОГ при помощи каких-либо устройств в системе выпуска, например, избирательная каталитическая нейтрализация ОГ с аммиачным реагентом (SCR), чтобы обеспечить соответствие очень жестким нормам Stage IV по NO_x – 0,4 г/кВт·ч.

*NO_x+CH.

Чтобы измерить уровень токсичности ОГ в реальных условиях, совместно с Агентством по защите окружающей среды США (ЕРА) разработана новая методика испытаний на переходных режимах NRTC (Nonroad Transient Cycle – Методика испытаний на переходных режимах для внедорожных самоходных машин). NRTC будет применяться параллельно с предыдущей методикой испытаний на постоянных режимах ISO 8178, которая называется NRSC, для измерения содержания твердых частиц (сажи) в ОГ (в соответствии с нормами Stage IIIB и Stage IV) всех двигателей, кроме работающих при постоянной частоте вращения. По желанию производителя NRTC может также использоваться для измерения содержания газообразных токсичных составляющих в ОГ в соответствии с нормами Stage IIIA и для измерения газообразных токсичных веществ в ОГ по нормам Stage IIIB и Stage IV. Методика испытаний на постоянном режиме NRSC (ISO 8178) должна применяться в соответствии с нормами Stage I, II и IIIA и для двигателей, работающих при постоянной частоте вращения, а также в соответствии со Stage IIIB и Stage IV для измерения газообразных токсичных составляющих ОГ.

Образцовое топливо, используемое для испытаний на одобрение типа транспортного средства (сертификации) в соответствии со Stage III, должно содержать серы от 1000 до 2000 частей на 1 млн. Для оценки содержания сажи в ОГ в соответствии с предлагаемыми нормами Stage IV необходимо будет использовать топливо со сверхнизким содержанием серы 10...50 частей на 1 млн. Согласно Директиве 2003/17/ЕС не содержащее серы дизельное топливо (10 частей на 1 млн.) будет продаваться в странах Евросоюза с 2009 г., скорее всего, и для внедорожных самоходных машин.

Предлагаемое определение срока эксплуатации двигателя устанавливается в 3000/ 5000 часов для двигателей мощностью не более 37 кВт, работающих при постоянной частоте вращения/ при различных режимах соответственно, и 8000 часов для двигателей мощностью более 37 кВт.

Стандарты для двигателей судов, используемых на внутренних водных транспортных артериях

В отличие от норм Stage I/ II двигатели судов, используемых на внутренних водных транспортных артериях, подпадают под действие стандартов Stage III. Ограничиваемые для них параметры указаны в табл. 5. Двигатели разделяются на категории по рабочему объему, приходящемуся на один цилиндр, и по полезной мощности нетто. Категории двигателей и числовые значения ограничиваемых параметров гармонизированы со стандартами США для судовых двигателей. Срок эксплуатации судовых двигателей установлен в 10 000 моточасов.

Стандарты для двигателей локомотивов железнодорожного подвижного состава

Для железнодорожных локомотивов с двигателями мощностью свыше 130 кВт категорий R, RL, RH и двигателей дрезин (RC) предлагаются нормы Stage IIIA и Stage IIIB (табл. 6 и 7).

Европейская комиссия планирует в скором времени официально предложить методику испытаний для двигателей железнодорожного подвижного состава.

Нормы Stage III/ IV будут подвергнуты технической ревизии в 2007 г. В ходе ревизии должна быть сделана оценка технических возможностей для введения этих стандартов, и по результатам исследования будут составлены рекомендации по смягчению или ужесточению этих ограничений. Ревизия может также выявить какие-либо изменения, которые следует внести в законодательные нормы, чтобы достичь их согласования в мировом масштабе.

*CН=0,4 г/кВт·ч и NO_x=7,4 г/кВт·ч для двигателей с Р>2000 кВт и D>5 л/цилиндр.