Европейский экологический стандарт предусмотрен для всех типов дизельного и бензинового топлива. Введение нормативов предусматривает классификацию горючего, а также выбрасываемых автотранспортом опасных и вредных для экологии веществ.

В числе загрязняющих веществ отмечают выхлопные газы, которые выпускает в процессе работы двигатель транспортного средства. К таковым относят и вредные испарения самого топлива. Классификация осуществляется по содержимому выхлопов и испарений, в том числе производных углеводородов – CmHn, оксида углерода – CO, оксида азота – NОx. В числе опасных веществ и различные дисперсные частицы.

Экологические нормы в Европе

С 2020 года в Европе действуют нормы Евро-6. Согласно этим требованиям, для бензиновых двигателей устанавливаются следующие допустимые выбросы вредных веществ (г/км):

• Оксид углерода (CO) — 1
• Углеводород (СН) — 0,1
• Оксид азота (NOx) — 0,06
• Взвешенные частицы (PM) — 0,005

Для автомобилей с дизельными двигателями стандарт Евро-6 устанавливает другие нормы (г/км):

• Оксид углерода (CO) — 0,5
• Оксид азота (NOx) — 0,08
• Углеводороды и оксиды азота (HC+NOx) — 0,17
• Взвешенные частицы (PM) — 0,005

Законодательство в области токсичности ОГ в США и Калифорнии

В 1966 году в Калифорнии начали действовать первые в мире ограничения концентрации вредных веществ в выхлопных газах. Содержание углеводородов в те времена превышало сегодняшний уровень в 20 раз, оксида углерода (СО) — в 30 раз, а окислов азота — в 5 раз. С 1975 года они ужесточились до уровня, при котором стала обязательной установка катализаторов двойного действия. Необходимым условием для этого было использование неэтилированного топлива. С 1978 года для соблюдения постепенно ужесточавшихся требований законодательства обязательными стали катализаторы тройного действия. Законодательство штата Калифорния, предъявлявшее более жесткие требования к токсичности ОГ, всегда на пару лет опережало другие штаты США. Штаты, сталкивающиеся со специфическими проблемами качества воздуха, оперативно подхватывают инициативы калифорнийских законодателей. В настоящее время в США применяется испытание, утвержденное Министерством охраны окружающей среды, — так называемый ЕРА Test. Здесь следует сказать, что в стране с 1975 года применяется цикл движения FTP-75 (Federal Test Procedure), состоящий из городского (City Test) и загородного (Highway Test) циклов. Поэтапно к нему добавляется отдельное нагрузочное испытание и испытание для автомобилей с кондиционером (SFTP — Supplemental Federal Test Procedure). Дополнительные испытания проводятся для гибридных автомобилей, для автомобилей CARB OBD и для измерения испаряемости топлива.

С 2004 года вступили в действие еще более жесткие стандарты токсичности ОГ. Постепенно вводятся многочисленные дополнительные предписания, относящиеся к определенным видам автомобильной продукции. Калифорнийское же законодательство постоянно усложняется. В перспективе в этом штате будут действовать шесть ступеней токсичности ОГ, которые впоследствии начнут применяться и в других штатах. Что касается общеамериканского законодательства в области токсичности ОГ, то оно на сегодняшний день не является единым и содержит различные нормы, зачастую не совпадающие по времени принятия и по содержанию. Такого же общего порядка, как в Европе, в США в настоящее время нет. Так, например, предельные выбросы NOx для бензиновых двигателей должны быть уменьшены до 0,0125 г/км, а количество остаточных (несгоревших) углеводородов — до 0,0062 г/км. Для дизельных двигателей действуют предельные выбросы частиц 0,0025 г/км и NOx 0,08 г/км. Ниже расшифрованы различные распространенные сокращения американских норм токсичности ОГ.

TLEV (Transient Low Emission Vehicles)

Ступень для автомобилей с выбросами остаточных углеводородов менее 0,125 граммов на милю.

LEV (Low Emission Vehicles)

Ступень для автомобилей с выбросами остаточных углеводородов менее 0,075 граммов на милю.

ULEV (Ultra Low Emission Vehicles)

Ступень для автомобилей с выбросами остаточных углеводородов менее 0,04 граммов на милю.

SULEV (Super Ultra Low Emission Vehicles)

Еще более жесткая норма по сравнению cULEV. Ступень для автомобилей с выброса ми остаточных углеводородов менее 0,01 граммов на милю и выбросами NOx менее 0,02 граммов на милю.

EZEV (Equivalent Zero Emission Vehicles)

Ступень для автомобилей с практически нулевыми выбросами вредных веществ.

ZEV (Zero Emission Vehicles)

Ступень для автомобилей с нулевыми выбросами вредных веществ.

Все больше моделей автомобилей должны соблюдать все более жесткие требования к составу выхлопа. Особые соглашения между отдельными штатами и автопромышленностью делают ситуацию в США очень сложной. При этом значение имеет также количество продаваемых автомобилей. Текущего контроля эксплуатируемых автомобилей (такого, как контроль по ст. 47 а немецких Правил допуска к эксплуатации) в США нет. Там контроль осуществляется методом случайной выборки. Гарантия соблюдения нормы SULEV законодательно установлена на уровне 150000 миль пробега или 15 лет.

Начиная с 1999 модельного года, в 22-х наиболее загазованных штатах организации обязаны использовать для своего автопарка все больше экологически чистых автомобилей, так называемых Clean Fuel Vehicles. Доля этих автомобилей в 1999 году составляла 30%, в 2000 году 50%, а в 2001 году — уже 70%. Начиная с 2003-го модельного года, в Калифорнии 10% проданных автомобилей одного производителя или импортера должны соответствовать норме ZEV.

Экологический стандарт в России

Россия следует стандартам Евросоюза по выбросам выхлопных газов, хотя их реализация отстаёт на 6-10 лет. Первым стандартом, который был официально утверждён в РФ, стал Евро-2 в 2006 году.

С 2014 года в России на ввозимые автомобили действует стандарт Евро-5. С 2020 года он стал применяться и на все производимые автомобили.

Стандарты Евро-5 и Евро-6 имеют одинаковые нормы максимального количества выбросов вредных веществ для автомобилей с бензиновым двигателем. А вот для автомобилей, двигатель которых работает на дизельном топливе, стандарт Евро-5 имеет менее строгие требования: оксид азота (NOx) не должен превышать 0,18 г/км, а углеводороды и оксиды озота (HC+NOx) — 0,23 г/км.

Евро-4

В России данный норматив начал действовать в 2014 году. Предусматривает сокращение выбросов NOx и твердых частиц (сажи, PM) в 2 раза по сравнению с Евро-3.

Для этого используется дополнительная система очистки SCR (впрыск AdBlue) или EGR (рециркуляция ОГ). Среди особенностей новой системы то, что часть выпускаемых газов снова поступает во впуск для снижения температуры рабочего процесса в камере сгорания. Это позволяет значительно сократить содержание оксидов азота в выхлопах.

Система EGR

Конструктивно двигатели стандартов Е-3 и Е-4 идентичные, за исключением дополнительной системы очистки. Однако у системы существуют существенные недостатки – повышенная вероятность износа ЦПГ, а также необходимость частого обновления масла.

Нормы выбросов в США

Федеральный стандарт к выбросам в атмосферу в США для легковых автомобилей делится на три категории: транспортные средства с низким уровнем выбросов (LEV), транспортные средства со сверхнизким уровнем выбросов (ULEV — гибриды) и транспортные средства с супернизким уровнем выбросов (SULEV — электромобили). На каждый из классов существуют отдельные требования.

В целом все производители и дилеры по продаже автомобилей на территории США придерживаются требований по выбросам в атмосферу агентства ЕРА (LEV II):

Японское законодательство

В Японии нормы токсичности ОГ, для соответствия которым автомобили необходимо оснащать катализаторами, действуют с 1978 года. Они соответствуют тогдашним нормам, принятым в Европе и США. Однако с 1 сентября 2002 года нормы были резко ужесточены до стандартов 2000-х годов для новых автомобилей. Особые, более жесткие требования для дизельных автомобилей вступили в силу 1 сентября 2004 года. Очередное ужесточение предельных значений произошло в 2007 и 2009 годах. Гарантия соблюдения требований к работе систем должна даваться на 80000 км пробега автомобиля. Измерения проводятся по различным испытательным циклам, из которых наиболее важными являются так называемый режим 10+15 (так называемый «горячий пуск») и режим 11 («холодный пуск»). Дополнительно проводятся различные испытания на дымность. Режим 10+15 представляет собой цикл движения, аналогичный европейскому циклу, но протекающий соответственно японским особенностям вождения с более низкими скоростями движения (не более 70 км/ч). Для определенных районов с высокой плотностью населения, таких как Токио или Осака, должны дополнительно выполняться более жесткие показатели предельного содержания NOx согласно закону о контроле содержания NOx в отработавших газах.

Стандарты выбросов в Китае

В Китае программы по контролю за выбросами загрязняющих веществ автомобилями начали появляться в восьмидестые годы, а общенациональный стандарт появился лишь в конце девяностых годов. Китай начал применять постепенно строгие стандарты выбросов выхлопных газов для легковых автомобилей в соответствии с европейскими нормами. Эквивалентом Евро-1 стал Китай-1, Евро-2 — Китай-2 и т. д.

Текущий национальный стандарт автомобильных выбросов в Китае — Китай-5. Он устанавливает различные нормы для автомобилей двух типов:

• Автомобили типа 1: транспортные средства, вмещающие не более 6 пассажиров, включая водителя. Масса ≤ 2,5 тонны.
• Автомобили типа 2: другие лёгкие транспортные средства (включая лёгкие грузовые автомобили).

Согласно стандарту Китай-5, предельные уровни выбросов загрязняющих веществ для бензиновых двигателей следующие:

Автомобили с дизельными двигателями имеют другие предельные нормы выбросов:

Европейское законодательство

В 1972 году в странах Западной Европы впервые были утверждены предельные значения для автомобильных выхлопных газов на базе городского цикла (ЕСЕ 15/01). Эти предельные значения постепенно ужесточались до вступления в силу в 1982 году директивы ЕСЕ 1504. В 1992 году была введена ступень Евро-1 и стала обязательной установка на автомобили каталитических нейтрализаторов (катализаторов). Одновременно был принят и новый испытательный цикл движения для легковых автомобилей, так называемый европейский (Neue Europaische Fahrzyklus, NEFZ). Он состоит из городского и загородного циклов. Норма Евро-3 ужесточила предельные количества вредных веществ и требования к испытаниям. Действовавшая ранее 40-секундная фаза холостого хода была упразднена. Теперь проба отработавших газов берется и анализируется сразу после пуска двигателя. Норма Евро-4 начала действовать с 1 января 2005 года для новых типов автомобилей и с 1 января 2006 года для всех новых автомобилей. На сегодняшний день в Евросоюзе действует сертификат Евро-5. Этот стандарт для грузовых автомобилей начал действовать с 1.10.2008 года, а для легковых автомобилей — с 1.09.2009 года. Сертификат Евро-5 был принят в большинстве странах Европейского союза.

Евросоюз планирует принять новый сертификат Евро-6 и еще больше повысить экологические требования. После того, как новый стандарт вступит в силу, все государства-члены ЕС должны отказаться от продаж, регистрации и утверждения автомобилей, которые не соответствуют нормам принятого стандарта. Отсрочку сроком на одим год предусмотрено для транспортных средств, которые удовлетворяют социальные потребности, а также для транспортных средств категории N1 и N2.

Нормы выбросов в Бразилии

Программа контроля за выбросами моторных транспортных средств в Бразилии называется PROCONVE. Первый стандарт был внедрён в 1988 году. В целом эти нормы соответствуют европейским, однако ныне действующий PROCONVE L6, хотя и является аналогом Евро-5, не включает в себя обязательное наличие фильтров для фильтрации твёрдых частиц или количества выбросов в атмосферу.

Статья по теме

Вместо бензина – солнце. Студенты из Петербурга создают автомобиль будущего Для автомобилей, масса которых не превышает 1700 кг, стандарты выбросов по PROCONVE L6 следующие (г/км):

• Оксид углерода (CO) — 2
• Общее содержание углеводородов (THC) — 0,3
• Летучие органические вещества (NMHC) — 0,05
• Оксид азота (NOx) — 0,08
• Взвешенные частицы (PM) — 0,03

Если масса автомобиля больше 1700 кг, то нормы меняются(г/км):

• Оксид углерода (CO) — 2
• Тетрагидроканнабинол (THC) — 0,5
• Летучие органические вещества (NMHC) — 0,06
• Оксид азота (NOx) — 0,25
• Взвешенные частицы (PM) — 0,03.

Содержание серы в топливе

Большой проблемой в плане глобального соблюдения норм токсичности ОГ является производство высококачественного топлива, в том числе с низким содержанием серы. Без такого топлива системы очистки ОГ не могут работать эффективно, продолжительно и надежно. Для сравнения, в настоящее время в Европе, Австралии и Японии содержание серы в топливе не может превышать 50 промилле, а в других странах (например, в Египте и Марокко) оно может достигать 12000 промилле! В большинстве стран Европы, не входящих в ЕС, предписанный порог содержания серы составляет 350-500 промилле. В Турции же этот показатель намного выше. Многие страны планируют ограничить содержание серы в топливе до 50 промилле и менее (10-15 промилле).

Если автомобили, оснащенные самыми современными устройствами для очистки ОГ, попадают в страны, где используется низкокачественное топливо с высоким содержанием серы, нейтрализация вредных веществ в ОГ ослабляется, а в худших случаях катализаторы просто выходят из строя.

Где более строгие нормы?

В целом развитые страны ориентируются на сходные нормы по содержанию вредных веществ в выхлопных газах. Евросоюз в этом плане является своеобразным авторитетом: он наиболее часто обновляет эти показатели и внедряет жёсткое правовое регулирование. Другие страны следуют за такой тенденцией и также обновляют нормы выбросов. Например, китайская программа полностью эквивалентна Евро: нынешний Китай-5 соответствует Евро-5. Россия также пытается не отставать от Евросоюза, но на данный момент реализуется стандарт, который действовал в европейских странах до 2020 года.

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

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%.