Emisné normy automobilov po celom svete. Odkaz

Európska únia očakáva, že v priebehu nasledujúcich dvanástich rokov zníži emisie CO2 z áut o tretinu, zatiaľ čo v roku 2021 mali výrobcovia automobilov dosiahnuť v priemere 95 gramov na kilometer. Inými slovami, do roku 2030 by mali byť priemerné emisie CO2 z áut 66 gramov na kilometer, pričom rok 2025 by mal byť stanovený ako prechodný ukazovateľ.

Testovanie nových noriem EÚ pre emisie CO2

Znížením priemerných emisií oxidu uhličitého z áut sa zníži skleníkový efekt, aspoň s tým počíta vedenie Európskej únie, ktoré v tejto súvislosti vyzýva všetky automobilky, aby presunuli svoju pozornosť na výrobu elektrických, alebo aspoň hybridných , vozidlá. Vozidlo. Európska komisia sa rozhodla podporiť svoju výzvu značnými finančnými investíciami, ktorých výška bude minimálne 800 miliónov eur, ktoré budú vynaložené na vytvorenie cestnej infraštruktúry, konkrétne staníc rýchle nabíjanie pre elektromobily. Vedenie Európskej únie má navyše v úmysle investovať ďalších 200 miliónov eur do ďalšieho vývoja energeticky náročných batérií.

Pokuty pre automobilky

Aby vzbudila záujem o túto výzvu, Európska komisia zavádza sankcie, ktoré budú uvalené na výrobcov automobilov, ktorí neznížia svoje priemerné emisie oxidu uhličitého. Pokuta v zásade nie je pre automobilky vysoká, jej výška je už známa a je len 95 eur za každý gram CO2 navyše. Ukazovatele prekročenia priemerných noriem sa budú merať v závislosti od roku výroby automobilu a noriem platných v tom čase.

Nové emisné normy CO2 v EÚ

Treba uznať, že takmer všetci poprední európski výrobcovia automobilov bez výnimky v súčasnosti hľadajú všetky možné spôsoby, ako dosiahnuť plánované normy na zníženie emisií CO2, medzi ktoré patrí aj používanie ľahších automobilov pri výrobe. stavebné materiály, zníženie zdvihového objemu motora, použitie systému preplňovania turbodúchadlom atď. Je pozoruhodné, že všetci hovoria o svojom úsilí a tiež o tom, že výsledky pre nich nie sú ľahké, z čoho môžeme usúdiť, že takéto akcie sú aj finančne nákladné. Pre nás, pre potenciálnych kupcov, ekologicky čisté autá, to znamená, že nárast nákladov na autá môžeme očakávať doslova do roku 2021.

Plány týkajúce sa prudkého zníženia emisií CO2 opakovane komentovali predstavitelia najväčších automobilových spoločností. Najmä generálny riaditeľ Mercedes-Benz otvorene kritizoval takéto rozhodnutia Európskej komisie, ktorej bolo povedané, že sa to dá urobiť, ak je to žiaduce a za veľmi rozumné finančné náklady.

Skutočné testy namiesto laboratórnych testov

Mimochodom, európski výrobcovia automobilov dnes aktívne diskutujú o ďalšom probléme, a to o absolvovaní testov podľa systému WLTP, teda absolvovaní testov na emisie CO2 v reálnych podmienkach riadenie áut. Tento testovací systém by mal nahradiť predchádzajúci, keď sa testovalo v laboratóriách, a novinka by mala začať fungovať v Európskej únii v prvý jesenný deň tohto roku 2018. Mnohí analytici poznamenávajú, že takýto prísny testovací systém znevýhodní európske automobilky na globálnom trhu. Niektorí odborníci sú navyše presvedčení, že autá v novom teste neukážu ani 130 g/km, nieto 95 km, ako to vyžadujú normy z roku 2018, čo znamená, že niektoré z nich sa musia pripraviť na platby miliardových pokút.

Environmentálne normy, zelené technológie

Je ťažké predpovedať, čo sa stane v septembri a ešte viac v roku 2021 alebo 2030, ale zdá sa elektrické autá dobyje trh, aspoň ten európsky, oveľa skôr.

Monitorovanie toxicity naftových výfukových plynov na brzdovom testovacom stojane

Maximálne povolené hladiny dymu pri testovaní dieselových vozidiel

*Normy sú uvedené pre efektívnu základňu dymomeru L = 0,43 m.

Ovládanie na stojane s bežiacimi bubnami. Kontrola toxicity výfukových plynov dieselových motorov inštalovaných na vozidlách s Celková hmotnosť od 400 do 3500 kg, vykonávané v režimoch jazdného cyklu na stojane s bežiacimi bubnami v súlade s OST 37.001.054-86, ktorý platí pre automobily s benzínovými a naftovými motormi. V Európe sa tieto skúšky vykonávajú podľa predpisu č. 83.03 (typ 1). Emisné normy pre CO, CH + NOx a častice sú uvedené v tabuľke. 10.

Tabuľka 10

Číslo režimu	Frekvencia otáčania kľukový hriadeľ diesel, min -1	Percento maximálneho zaťaženia v tomto režime
	n x min
	n x max
	n x max
	n x max
	n x max
	n x max
	n x min
	n x men
	n x men
	n x men
	n x men
	n x men
	n x min

Poznámky:

1 - n x min – minimálne otáčky hriadeľa motora pri prevádzke pri Voľnobeh;

2 - n x max – otáčky zodpovedajúce maximálnej hodnote krútiaceho momentu;

3 - n x nom – otáčky zodpovedajúce menovitému výkonu.

Testy sa vykonávajú na stojane vybavenom prístrojmi v súlade s GOST 14846-81 a zariadením na meranie emisií CO, CH a NOx.

Počas testu sa musí zaznamenať:

Koncentrácie oxidu uhoľnatého (% objemu), uhľovodíkov a oxidov dusíka (ppm) vo výfukových plynoch;

rýchlosť otáčania kľukového hriadeľa, min -1;

Krútiaci moment nafty, Nm;

Hodinová spotreba paliva, kg/h;

Hodinový prietok vzduchu, kg/h;

Teplota výfukových plynov, chladiacej kvapaliny, oleja, vzduchu a paliva, 0 C;

Vákuum v prívodnom potrubí, mm vody. st; protitlak vo výstupnom potrubí, mm vody. čl.; barometrický tlak, mm Hg. čl.

Plynová analýza výfukových plynov sa musí vykonávať pomocou vysokorýchlostných kontinuálnych analyzátorov plynov so záznamom výsledkov analýzy na záznamovú pásku s rýchlosťou posuvu najmenej 10 mm/min.

Na stanovenie koncentrácie CO by sa mal použiť nedisperzný infračervený analyzátor plynov, pre CH - plameňový ionizačný analyzátor a pre NOx - chemiluminiscenčný. Relatívna chyba analyzátorov plynov by nemala byť väčšia ako ± 3 % limitu stupnice žiadneho komponentu.

Pri testovaní dieselových motorov, aby sa znížili straty uhľovodíkov v prívodných rúrkach CH do analyzátora plynov, sa systém odberu vzoriek zahrieva, čím sa zabezpečí, že teplota vzorky výfukových plynov je v rozsahu 150-200 0 C.

Výpočet špecifických emisií škodlivé látky vg/(kWh) sa vyrába podľa vzorcov uvedených v norme.

Dieselový motor sa považuje za vyhovujúci požiadavkám normy, ak hodnoty špecifických emisií CO, CH a NOx počas skúšobného cyklu nepresiahnu normy uvedené v tabuľke. jedenásť.

Prvé emisné normy sa objavili v polovici 80. rokov v Kalifornii, keď bolo jasné, že Los Angeles a San Francisco sa dusia smogom. A dnes je legislatíva týchto štátov v tejto otázke najprísnejšia na svete. Zvyšok dobieha. V celej Európe, Amerike a Japonsku zákonodarcovia vyvíjajú tlak na výrobcov áut, aby znižovali emisie motorov. Plnenie ich požiadaviek je čoraz drahšie. Zároveň medzi majiteľmi áut nie je toľko zarytých majiteľov „zelených“ áut. Tí druhí vo všeobecnosti považujú autá za zlé a jazdia na bicykloch a vlakoch. Iní považujú zdražovanie zariadení za nevyhnutnú daň, ktorú treba zaplatiť za pokojný spánok.

Za čo platíme? Hlavné škodlivé látky emitované motor auta, sú oxid uhoľnatý, oxidy dusíka a nespálené uhľovodíky. Ich emisie sú v súčasnosti obmedzené takmer na nulu. Je tam aj oxid uhličitý, no zatiaľ je akceptovaný ako nutné zlo a nie je možné sa ho zbaviť bez prechodu na vodíkovú diétu. Snažia sa preto znižovať emisné normy, no tie sú prísne viazané na spotrebu paliva a tá je viazaná na veľkosť a hmotnosť auta.

O oxide uhličitom si povieme neskôr, ale teraz si povedzme o všetkom ostatnom. Ako prvý sa dostal pod kontrolu oxid uhoľnatý. Skúsení motoristi si pamätajú, ako inšpektori s analyzátormi plynu stáli pozdĺž ciest a kontrolovali staré sovietske autá na koncentráciu CO vo výfukových plynoch. U nás to začalo o tucet a pol roka neskôr ako v Amerike. A tam bola prvou reakciou na zavedenie noriem pre koncentráciu škodlivých látok vo výfukových plynoch inštalácia systémov, ktoré privádzajú dodatočný vzduch do výfukové potrubie. Toto sa podávalo pod omáčkou dodatočného spaľovania paliva na výstupe, ale v skutočnosti to bolo jednoducho riedenie na zníženie koncentrácie CO.

Všimli si to zákonodarcovia a zakázali to. Bolo potrebné vyvinúť systémy vstrekovania paliva, ktoré by dokázali presnejšie regulovať procesy tvorby zmesi a eliminovať nedokonalé spaľovanie. Potom sa objavili katalyzátory, ktoré celkom efektívne čistili výfukové plyny, pričom zostala iba voda a oxid uhličitý. U dieselových motorov bola vtedy situácia ešte relatívne pokojná, pretože v ich výfuku nebol oxid uhoľnatý.

Boj sa zintenzívnil. Od roku 2000 sú v Európe zavedené normy pre oxidy dusíka a nespálené častice. A tu benzínové motory Problémy už neboli, ale začali ich mať vodiči naftových motorov.

Keď dýza vstrekuje palivo, na okrajoch plameňa je veľa vzduchu a palivo dobre horí - Modrá farba na fotografii A, ale v strede nie je dostatok kyslíka - je tam oranžový plameň. V dôsledku turbulencie v spaľovacej komore je možné zorganizovať prívod vzduchu do spaľovacej zóny, ale na to musí byť prebytok. Tmavé oblasti na fotografii B sú miesta, kde sa nachádza prebytočný vzduch a dochádza k oxidácii dusíka.

Koniec koncov, aby dieselový motor fungoval, vzduch v ňom je stlačený 20-40 krát a zahrieva sa na veľmi vysoké teploty. vysoké teploty. Nie je možné stlačiť zmes takto, jednoducho vybuchne oveľa skôr. Palivo sa vstrekuje do valca takmer na samom konci kompresného zdvihu a horák začne horieť na okrajoch a potom dohorí to, čo je v strede. A stále je v spaľovacej komore veľa vzduchu, ktorý nemá dostatok paliva.

Výsledkom je, že kyslík reaguje s dusíkom a zanecháva veľa paliva, ktorému chýba vzduch. V tomto prípade vznikajú oxidy dusíka a častice nespálených uhľovodíkov. Problém je v tom, že je nemožné zbaviť sa oboch škodlivých látok súčasne. Starostlivým nastavením časovania vstrekovania a tlaku a vírením vírov v spaľovacej komore dokázali výrobcovia zosúladiť motory s normami Euro-3.

Potom bolo možné iba znížiť jeden na úkor druhého. A bojovať so zvyškom pri východe. A zákonodarcovia naliehajú. Od Euro 4 je toxicita monitorovaná špeciálnymi orgánmi a všetky poruchy sa zaznamenávajú do pamäte riadiacej jednotky po dobu 400 dní. V Európe môže dopravný inšpektorát tieto kódy kedykoľvek skontrolovať a uložiť takú pokutu, že sa nebude zdať malá. A tak, že aj bez dohľadu by to odrádzalo od znečisťovania životné prostredie, funkcia regulácie NOx je zabudovaná do systému riadenia motora, ktorý v prípade prekročenia noriem preruší 2/3 krútiaceho momentu.

Výrobcovia sa vydali rôznymi cestami. Niektorí sa rozhodli zvýšiť teplotu vo valcoch a dôkladnejšie spáliť palivo a bojovať proti zvýšenému množstvu oxidov dusíka pomocou systému dodatočnej úpravy výfukových plynov SCR. V tlmiči takýchto áut je zabudovaný vanádiový katalyzátor a vo výfukovom potrubí je zabudovaná tryska, ktorá vstrekuje špeciálne činidlo - močovinu, ktorá sa skromne nazýva AdBlue alebo DEF. Odparený roztok sa rozkladá na amoniak a vodu a dochádza k reakcii medzi ním a oxidom dusíka na povrchu katalyzátora. Výsledkom je viac vody a čistého dusíka.

Čerpadlo dodáva činidlo (roztok močoviny NH2+H2O) do dávkovacieho zariadenia, ktoré je riadené elektronická jednotka založené na údajoch dvoch snímačov koncentrácie NOx (nie je znázornené na diagrame). Prvý je pred katalyzátorom, druhý – kontrolný – za ním. Určité množstvo roztoku sa vstrekuje do výfukového potrubia, kde sa odparí a spolu s výfukovými plynmi sa dostáva do katalyzátora. Na aktívnom povrchu katalyzátora reagujú oxidy dusíka s amoniakom uvoľneným z roztoku a premieňajú sa na dusík a vodu. Pre európske autá sú tieto systémy vyrábané spoločnosťami Bosch a Highlite.

Všetko by bolo úžasné, ale existuje niekoľko problémov, ktoré sa stále nedajú úplne vyriešiť. A tie sú vo väčšej miere spojené nie s technikou, ale s ľudským faktorom.

Amoniak sa nedá prevážať v aute – je to prudký jed, preto sa používa roztok karbamidu (močoviny), ktorý pozostáva prevažne z vody, ale stojí asi 1 euro za liter. Nákladné autá Euro-4 spotrebuje asi 2-4 litre činidla, ako sa toto zloženie starostlivo nazýva, na 100 km a Euro-5 - až 8 litrov.

Ako klamú?

Ropucha zasiahne majiteľovi prvý úder do mozgu a ten začne hľadať riešenia. Najneškodnejšia vec pre prírodu je pokus nahradiť proprietárne činidlo niečím lacnejším. V krajinách bývalého socialistického bloku veľmi radi kupujú hnojivá, ktoré sa riedia v špinavých vedrách. Ale systém je veľmi citlivý na kontamináciu a kvalitu močoviny. výsledok - upchaté filtre, kryštalizované atomizéry, spálené katalyzátory. Jednoduché odmietnutie pridania močoviny vedie k rovnakým výsledkom. Ak nejaký čas jazdíte bez neho, s najväčšou pravdepodobnosťou katalyzátor vyhorí a bude potrebné ho vymeniť, aby sa systém vrátil do prevádzky.

Druhým problémom je zamotanie. Hoci má nádrž na činidlo modré veko, pravidelne sa do nej pokúšajú naliať motorovú naftu. A pre gumičky v čerpadle a ventiloch systému je to smrť. Nedávno sa objavili opravné súpravy, ale predtým bola celá jednotka SCR poslaná na smetisko.

S vedomím tohto všetkého sa Scania, MAN a mnohí výrobcovia osobných dieselových motorov vybrali iným smerom. Využívajú recirkuláciu výfukových plynov, čiže EGR. V tomto systéme sa časť výfukových plynov ochladzuje a posiela späť do sania. Tam zmiešaním so vzduchom vytvoria zmes, ktorá zhorší prechod čela plameňa pri výbuchu. K horeniu dochádza pomalšie, teploty klesajú a oxidácia dusíka klesá.

A okrem toho má zmes nižšiu koncentráciu kyslíka a tým pádom je menšia pravdepodobnosť, že sa nespotrebovaný kyslík stretne s dusíkom, čo tiež znižuje tvorbu škodlivých látok. Pre motory Euro-4 je návratnosť asi 10% a pre Euro-5 - až 30%.

Výhodou EGR je absencia prídavných kvapalín a katalyzátorov. Následne je cena celého systému ako pri kúpe, tak aj počas prevádzky oveľa nižšia. Ale všetko nie je také jednoduché... Zníženie teploty znižuje účinnosť, čo znamená zvýšenie spotreby paliva.

Ďalšou prekážkou bola kvalita paliva. Síra, ktorá je obsiahnutá v motorovej nafte, tiež ľahko reaguje s kyslíkom a vytvára oxid, ktorý sa po rozpustení vo vode mení na kyselinu sírovú. Ak táto kyselina okamžite vyletí na ulicu, kazí životné prostredie, ale nepoškodzuje motor. Ak sa ale vráti do valcov, začne korodovať všetko, čo jej stojí v ceste. Najmä keď motor nebeží.

Dieselové motory s EGR vyžadujú palivo s obsahom síry menej ako päť častíc na milión. Donedávna bola ruská norma na obsah síry takmer 40-krát vyššia a hoci v súčasnosti plne vyhovuje európskej norme (nie viac ako 10 mg na kilogram), nelegálny obchod s motorovou naftou, ktorá nespĺňa technické predpisy, sa v krajine darí. A ak vo veľkých mestách nie je toľko „spáleného“ paliva, potom v provinciách a na diaľniciach je veľa. V najhoršom prípade pravidelné tankovanie zlej motorovej nafty bude mať za následok úplnú výmenu skupiny piestov a palivový systém za par rokov. A to pokojne vyjde na desať-dve tisícky v európskej mene. Scania preto zakázala predaj takýchto áut vo všetkých krajinách bývalého socialistického bloku. Ponúkajú stroje s močovinou.

Čo nás čaká ďalej

A s Euro-6 je to ešte komplikovanejšie, pretože tam oba systémy spolupracujú, v tlmiči sú 3 katalyzátory a dokonca filter pevných častíc navyše. A častice sa teraz merajú nie podľa koncentrácie, ale individuálne, za 1 hodinu. Ak sa na to všetko pozriete očami automobilového inžiniera 20. storočia, je to len nočná mora.

Chemici, ktorí vytvorili jednotku katalyzátora, ju nazývajú chemická továreň a motor je hanlivo nazývaný zdrojom surovín a tepla. Cena takejto fabriky v Európe je asi 13-tisíc eur, no koľko to tu bude stáť, je desivé čo i len pomyslieť.

Aby sa toto všetko len ťažko vypínalo, má systém zabudovaný ovládač, ktorý už neškrtá výkon, ale rýchlosť. Napríklad močovina v nádrži dôjde a rýchlosť klesne na 25 km/h. Pomaly sa plazte k najbližšej pumpe, kde si to môžete kúpiť. Ďalším trikom zákonodarcov je, že ak sa doteraz auto považovalo za spĺňajúce normy na základe skutočnosti, že sa narodilo, potom sa pre Euro 6 poskytuje selektívna kontrola ojazdených automobilov.

Motory Euro 6 využívajú systémy SCR aj EGR. Až 30 % výfukových plynov sa po prechode chladičom vracia späť do valcov, aby sa znížila teplota a obmedzila tvorba oxidov dusíka. A s čím si nevedeli poradiť (1) sa spracuje v tlmiči, kde je najskôr oxidačný katalyzátor (2), ktorý spáli všetko, čo nezhorelo, potom filter pevných častíc (3). Potom plyny vychádzajú do zmiešavacej komory (6), kde sa cez trysku (4) privádza činidlo (5), ktoré sa odparuje a to všetko spolu vstupuje do SCR - katalyzátora, v ktorom prebieha reakcia medzi močovinou a NOx. sa vyskytujú zvyšky (7). A na výstupe je katalyzátor, ktorý rozkladá amoniak zostávajúci z reakcie (8). Celá táto jednotka váži 130 kg.

Cena „chemických fabrík“ je taká sladká, že sa do nich pustili nielen automobilky, ale aj firmy ako Eberspächer, ktoré majú od tlmičov zdanlivo ďaleko. Na obrázku celý rad pre všetky hlavné európske značky.

Stojí hra za sviečku?

Našincom sa z veľkej časti všetky tieto náklady zdajú úplne zbytočné. A ešte viac obmedzenia, ktoré ukladá takzvaná kontrola NOx. Vo všeobecnosti to robia aj európski vodiči, a preto sú v systéme zabudované neodstrániteľné chybové kódy, ktoré sa však nedajú vypnúť, do motora sa vbíjajú „hardvérom“.

A je tu opäť boj štítu a meča. Ekológovia prostredníctvom legislatívy presadzujú čoraz prísnejšie opatrenia. Výrobcovia majú problémy s ich implementáciou. Medzitým väčšina európskych a čínskych ladičov čipov a iných elektronických mudrcov opustila prácu na zvýšení výkonu motora a zamerala sa na oklamanie systémov kontroly toxicity. Dopyt po týchto službách, berúc do úvahy vyššie uvedené, je obrovský aj v starej Európe dodržiavajúcej zákony. A v našej krajine je to jednoducho ohromujúce.

Môžete klamať - zatiaľ. Nie je to ani veľmi ťažké alebo drahé. Presnejšie povedané, môžete vypnúť reguláciu NOx, odstrániť prvky systému a myslieť si, že život sa teraz pre motor uľahčil. V skutočnosti už krútiaci moment skutočne nie je obmedzený, ale vstupuje motor núdzový režim prevádzky a na paneli svieti indikátor vysokých emisií. Platí to najmä pre autá s EGR, kde je veľa funkcií riadenia motora viazaných na pomer vzduchu a výfukových plynov.

Ak jednoducho zablokujete tok výfukových plynov do nasávania, systém zaznamená nedostatok tlaku v potrubí a zapne obtokový program, ktorý nahradí chýbajúce údaje priemernou hodnotou. Keď k tomu dôjde, výkon motora sa zníži o 40 %. Ak sa toto obmedzenie odstráni, motor bude pracovať pri ťažký nedostatok vzduchu, čo znižuje účinnosť a zvyšuje výfukový dym. V budúcnosti to vedie k výskytu krúžkov.

Systém môžete deaktivovať skutočne iba úplnou výmenou softvéru riadiacej jednotky, čo sa však zvyčajne deje iba prostredníctvom výrobcu. A on, vediac, že ​​po takejto úprave auto už nebude vyhovovať miestnej legislatíve, s najväčšou pravdepodobnosťou odmietne. Aj keď pre niektoré stroje sa už objavil firmvér od našich remeselníkov.

Túžba zachraňovať tu a teraz je náš národný šport. Ale z nejakého dôvodu, keď prídeme do Nemecka alebo Švédska, s potešením sa nadýchneme čistého vzduchu ich miest a pri návrate domov nadávame na šéfov, ktorí nás nútili platiť „zbytočné“ eurá...

Výsledok, že sa palivo dostalo do nádrže na činidlo: Tesnenia čerpadla sú poškodené a močovina pretekala do riadiacej jednotky (hnedé kryštály)

Do roku 2020 by sa emisie oxidu uhličitého z nových áut v Európe mali znížiť na 95 g/km. O takéto ukazovatele sa budú snažiť aj automobilky na iných kontinentoch. Aktuálna emisná norma je 130 g/km. Štandardná úroveň emisií CO 2 závisí od pohotovostnej hmotnosti a vypočíta sa pre každé vozidlo pomocou vzorca: CO 2 =130+a*(M-M 0), kde M je pohotovostná hmotnosť vozidla v kilogramoch, M 0 =1372 kg, a = 0,0457. V roku 2016 bude hodnota M0 revidovaná.

Je dôležité vedieť, že každý výrobca dostane indikátor pre priemerná úroveň emisií celej výrobnej rady automobilov, a nie jednotlivej kópie. Nejde len o normu: za jej porušenie musí firma zaplatiť pokuty, a to nemalé. Za každé vyrobené vozidlo, ktorého emisie CO 2 presiahnu ustanovenú priemernú úroveň, sa platí 5 eur, ak je prekročenie 1 g/km, 15 eur – ak prekročenie je 2 g/km, 25 eur – 3 g/km a po uplynutí nad 4 g/km každý gram stojí výrobcu 95 eur. Od roku 2019 bude všetko ešte prísnejšie – každý gram nadbytku bude stáť 95 eur!

Ale okrem tyčinky je tu aj mrkva. Každý výrobca môže získať bonus, ak zníži svoje emisie oxidu uhličitého na 7 g/km. Pravda, podlieha prihláške inovatívne technológie na vyrobených vozidlách. Ako príklad sme použili štyri autá, z ktorých tri spĺňajú súčasný štandard:

• 1.4, výkon - 150 hp, priemerná spotreba palivo - 5,0 l/100 km; Emisie CO 2 - 116 g/km
• Renault Logan 1.6, výkon - 102 k, priemerná spotreba paliva - 7,1 l / 100 km; Emisie CO 2 – 167 g/km
• Mercedes-Benz triedy C 1.6, výkon - 156 k, priemerná spotreba paliva - 5,5 l / 100 km; Emisie CO 2 - 126 g/km
• Porsche Cayenne S E-Hybrid, výkon - 333 k, priemerná spotreba paliva - 3,4 l/100 km; Emisie CO 2 - 79 g/km; spotreba elektrickej energie - 20,8 kW/h/100 km; trieda účinnosti: A+

Všimnite si, že najsilnejší Porsche Cayenne S E-Hybrid ľahko prekonáva aj budúce emisné normy. Čo je to - prielom v automobilovej technike alebo podvod výrobcov automobilov? Obaja.

Vidíte, spotreba paliva a emisie škodlivých látok do atmosféry sa merajú na bežiacich bubnoch pomocou určitej metódy. Prečo nie na cestách, veď by to bolo úprimnejšie? Teraz je to nemožné a existuje na to niekoľko dôvodov. Prvým je porovnateľnosť výsledkov, nemali by byť ovplyvnené poveternostnými podmienkami, stavom vozovky alebo inými faktormi, ktoré by mohli výsledok skresliť. Druhým dôležitým dôvodom je zber výfukových plynov na analýzu. Je ťažké ich zbierať, keď je auto v pohybe. Preto sa testy vykonávajú na bežiacich bubnoch, ktoré simulujú skutočné podmienky na ceste.

Dnes vo svete existujú tri najbežnejšie metódy na určenie spotreby paliva: európska NEDC, americká FTP-75 a japonská JC 08. Líšia sa v mnohých ohľadoch. Najdlhšia a najrýchlejšia je americká. Japonec je najmenší priemerná rýchlosť- iba 24,4 km/h. Je to spôsobené simuláciou výrazných prestojov na semaforoch. Ten európsky je najpomalší - maximálne zrýchlenie nepresahuje 0,83 m/s 2 . Ale majú aj niečo spoločné: všetky tri metódy sú ďaleko od skutočného cyklu pohybu auta, takže automobilky sa im naučili prispôsobiť.

Slabý odkaz

Na odhad spotreby paliva áut s celkovou hmotnosťou do 3500 kg uvažujme európsku NEDC. Trvanie testu je len 1220 sekúnd. Počas tejto doby sa simulujú mestské (rýchlosť obmedzená na 50 km/h) a prímestské jazdné režimy maximálna rýchlosť až 120 km/h. V tomto prípade musí byť daná rýchlosť vyvinutá za určitý čas. Napríklad na zrýchlenie v mestskom cykle z nuly na 50 km/h musíte stráviť 26 sekúnd. Ak ste v skutočný život Ak budete tak dlho zrýchľovať zo semaforu, začnú na vás trúbiť a agresívni vodiči vás tiež skrátia a urobia zlé gesto.

Teraz je jasné, prečo na zrýchlenie moderného malého auta musíte stlačiť plynový pedál takmer na podlahu. Keď je v automobiloch za všetko zodpovedný procesor a objem prichádzajúcich a spracovaných informácií sa meria v megabajtoch, vykonanie testu sa stáva záležitosťou napísania algoritmu pre spoločnú prevádzku motora a prevodovky. A nezáleží na tom, že spotrebiteľovi sa nebude páčiť správanie auta v mestskom cykle, ale reálna spotreba palivo nebude zodpovedať deklarovanému. Test prešiel, spotreba a emisie spĺňajú normy. Nikoho nezaujíma, aké emisie auto vykáže na diaľnici, keď prekročí rýchlosť nameranú v teste. Každý vie, že je toho oveľa viac, ale pravidlá sa dodržiavajú, čo znamená, že všetko je v poriadku.

Príklad zo života. Keď sa v roku 1986 pripravoval automobil Moskvič-2141 na uvedenie na trh, vykonali sa merania spotreby paliva na bežiacich bubnoch. Neukázal sa byť veľmi dobrý. Mala byť trochu znížená. Motora sa nedotkli, najmä preto, že bol vyrobený v inom závode. Preto sme sa rozhodli experimentovať s hlavným prevodom: čím nižší je prevodový pomer pre podobný režim jazdy, tým nižšia je spotreba paliva. Zmenili hlavný prevod, namiesto prevodového pomeru 4,1 ho nastavili na 3,9. Požadované hodnoty spotreby boli dosiahnuté a kupujúci dostali auto so slabou dynamikou. Garážoví remeselníci ale poriadne zbohatli, pretože sa z ústnej reči veľmi rýchlo rozšírilo, že za málo peňazí sa dá z pomaly idúceho vozidla spraviť dynamický hatchback.

Kalibrácia

Na začiatku článku sme uviedli ako príklad Porsche Cayenne S E-Hybrid s priemernou spotrebou 3,4 l/100 km a emisiami CO 2 79 g/km. tomu veríš? Ja nie. Na porovnanie si zoberme bežné Porsche Cayenne s benzínovým motorom s výkonom 300 koní. Jeho priemerná spotreba je udávaná na úrovni 9,2 l/100 km, emisie CO 2 sú 215 g/km. Rozdiel v spotrebe a emisiách CO 2 je takmer trojnásobný. Je to technológia alebo nedokonalosť testu NEDC? Jednoznačne na diaľnici hybridné auto stratí všetku svoju ekologickosť, pretože množstvo emisií priamo závisí od spotreby paliva. Zamyslite sa nad tým nový Ford Fiesta počas nedávneho 60-hodinového vytrvalostného maratónu mala priemernú spotrebu 16,8 litra na 100 km a produkovala výrazne vyššie emisie CO2. A to je prípad takmer každého auta.

Očakáva sa však, že v roku 2017 vstúpi do platnosti nový merací cyklus WLTC (Worldwide harmonized Light Vehicles Test Procedures). Toto už nebude regionálny, ale globálny test. Ide o sériu cyklov pre vozidlá s celkovou hmotnosťou do 3500 kg. Ale pomer výkonu motora k pohotovostnej hmotnosti je u všetkých áut iný a tento parameter výrazne ovplyvňuje účinnosť. Preto, aby bol test realistickejší, boli všetky autá rozdelené do troch tried podľa ich napájania. Trieda 1 - 22 W/kg, trieda 2 - od 22 do 34 W/kg a trieda 3 - viac ako 34 W/kg. Tento cyklus je síce nedokonalý, no aspoň sa približuje realite. Napríklad zrýchlenie pri zrýchľovaní bude 1,58 m/s 2 a to má ďaleko od štýlu jazdy dôchodcu.

Zákonodarcovia sa rozhodli zmeniť pravidlá hry, a to nielen ich úpravou, ale radikálne. V zostávajúcich piatich rokoch sa musia automobilky nielen prispôsobiť novému meraciemu cyklu, ale aj výrazne znížiť emisné normy CO 2 . Podarí sa im to? Pozrime sa. Aby sa však splnila norma na emisie oxidu uhličitého, priemerná spotreba benzínového motora by nemala byť vyššia ako 4,1 litra a pre dieselový motor - 3,6 litra na 100 km.

Poslanci proti inžinierom

Takúto súťaž medzi zákonodarcami a inžiniermi možno len privítať. Koniec koncov, keby to nebolo pre neho, kto by prinútil výrobcov automobilov uviesť najprv centrálu a potom priame vstrekovanie palivo v benzínové motory? Prečo bolo potrebné zvýšiť vstrekovací tlak v dieselových motoroch na 2500 barov, ak nie pre prísne ekologické normy?

Spolu s automobilkami však za čistý vzduch platia aj motoristi. Všetky pokuty a náklady automobiliek na zlepšenie tak či onak padnú rovnako na naše plecia. Autá sú navyše každým rokom zložitejšie a drahšie. Opraviť auto bez skenera a motortestera je takmer nemožné. A do roku 2020 bude väčšina nových áut pravdepodobne hybridné, pretože jediným spôsobom, ako znížiť emisie, je používanie elektrickej energie.

Možno do roku 2030 bude autá na jedno použitie so životnosťou 3 roky. Je ekonomicky nehospodárne udržiavať takéto auto, je jednoduchšie kúpiť si nové. Ale toto je v Európe. Vždy budeme mať amatérov, ktorí jedno z dvoch, troch alebo viacerých áut zmontujú a odvezú.

Na záver niečo na zamyslenie. Emisné normy CO 2 pre rovnaké autá predávané u nás a v Európe sa značne líšia. Ako príklad sa pozrime na údaje pre Škodu Octavia.

Rozlišujú sa najvyššie prípustné limity samotného zdroja emisií a najvyššie prípustné limity podniku (alebo zariadenia). Norma MPE (v g/s) je stanovená z podmienky, že obsah znečisťujúcej látky v prízemnej vrstve vzduchu (vo výške 1,5-2,5 m od povrchu zeme) zo zdrojov alebo ich kombinácie neprekročí normy kvality ovzdušia pre obyvateľstvo, zvieratá a rastliny pokoj (t. j. MPC) na hranici pásma hygienickej ochrany; predstavuje maximálne množstvo znečisťujúcej látky, ktoré môže určitý zdroj vypustiť do atmosféry za jednotku času.

Existujú organizované a neorganizované zdroje, ktoré sa delia na stacionárne a mobilné (dopravné a iné mobilné vozidlá a inštalácie). Príkladom organizovaného zdroja emisií je akékoľvek potrubie (stacionárne alebo mobilné) a neorganizovaným zdrojom sú odkaliská a skládky skál. Okrem toho klasifikácia rozlišuje malé jednotlivé zdroje (vetracie lampy atď.).

Pre každý organizovaný stacionárny zdroj emisií, ako aj pre každý model dopravy a iných mobilných vozidiel a zariadení je stanovený individuálny maximálny prípustný limit. Pre fugitívne zdroje emisií a pre súbor malých jednotlivých zdrojov sa stanovuje celková najväčšia dovolená chyba.

Zdroje škodlivých emisií zisťujú orgány dozoru a kontroly inventarizáciou, ktorá sa vykonáva najmenej raz ročne. V súlade s GOST 12.2.1.04-77 pod Emisná inventúra predstavuje systematizáciu informácií o rozmiestnení zdrojov v území, množstve a zložení emisií. Tieto údaje sú potrebné na vypracovanie štatistického výkazníctva v leteckej forme 2-TP, vypracovanie návrhu noriem MPE a vypracovanie akčného plánu na zlepšenie ovzdušia.

Inventarizáciu emisií upravuje „Smernica na kontrolu zdrojov znečisťovania ovzdušia“ OND-90 a ďalšie usmernenia a metodické pokyny. Inventarizáciu spravidla vykonávajú technologické služby podniku spolu so špecializovanými vedeckými alebo objednávateľskými organizáciami. Hlavným konečným cieľom vykonania inventarizácie je určiť hromadné emisie škodlivých látok z každého zdroja (g/s).

Hmotnostné emisie škodlivých látok je možné určiť s väčšou alebo menšou presnosťou pomocou nasledujúcich metód: prístrojové, prístrojovo-laboratórne, indikátorové a výpočtové. Najčastejšie sa kvôli nedostatku inštrumentálnych meraní používajú metódy výpočtu. Sú založené na použití údajov o zložení suroviny a paliva, technologických režimoch, stupni čistenia plynu zariadeniami na čistenie plynu a prachu a pod., na empirických závislostiach alebo na špecifických emisiách škodlivých látok na jednotku vyrobených produktov, na základe údajov o zložení suroviny a paliva, technologických režimov, stupňa čistenia plynov zariadením na čistenie plynu a prachu atď. použité suroviny, palivo, vyrobená energia.

Sčítaním najvyšších prípustných limitov pre jednotlivé zdroje znečisťovania vzniká najvyšší prípustný limit pre podnik (zariadenie). Teoretický základ výpočet maximálnej prípustnej koncentrácie je riešením diferenciálnej rovnice atmosférickej turbulentnej difúzie nečistoty, v dôsledku ktorej sa určí pole povrchových koncentrácií vytváraných zdrojom emisií. Vo svetovej praxi sa používajú aj iné metódy.

Regulačná „Metodika výpočtu koncentrácií škodlivých látok v atmosférickom vzduchu obsiahnutých v emisiách z podnikov“ (OND-86) vám umožňuje vypočítať pole jednotlivých koncentrácií nečistôt pri zemi počas emisií z jedného a skupiny zdrojov: s vykurované a studené emisie, z bodových, lineárnych a plošných zdrojov, umožňuje zohľadniť vplyv heterogénnych zdrojov sčítajúc vplyv škodlivín. Toto zohľadňuje počet zdrojov znečistenia, rozloženie emisií v čase a priestore a ďalšie faktory.

Konečným cieľom výpočtu najvyšších prípustných koncentrácií je zabezpečiť koncentrácie škodlivých látok v atmosférickom vzduchu, ktoré neprekračujú najvyššiu prípustnú koncentráciu. Konkrétne to znamená, že hodnota najvyššej koncentrácie každej znečisťujúcej látky v povrchovej vrstve atmosféry () by nemala prekročiť maximálny jednorazový
danej znečisťujúcej látky, t.j. musí byť splnená nasledujúca podmienka:

(3.11)

Pri súčasnom výskyte viacerých látok s aditívnymi vlastnosťami v atmosférickom vzduchu je potrebné počítať pozaďová koncentrácia znečisťujúcej látky (tie. ) vytvorené inými zdrojmi znečistenia.

, (3.12)

alebo
, (3.13)

alebo
(3.14)

Aby sa splnila táto podmienka, emisie prachu a plynov sa musia čistiť alebo rozptyľovať do atmosféry pomocou vysokých potrubí. Najhorším variantom je rozptyl škodliviny (veď škodliviny aj tak končia v OPS). Preto je pre tento prípad stanovený maximálny povolený limit.

Metodika výpočtu maximálneho prípustného limitu vám umožňuje vyriešiť dva problémy:

Táto technika zároveň umožňuje výpočty pre potrubia, ktoré emitujú studené zmesi prachu a vzduchu (
) a vyhrievaný (
).

Riešenie priameho problému. Počiatočné údaje na výpočet PDS:

Pri riešení priameho problému vypracovanie noriem MPE pre stacionárne zdroje (s
) sa vykonáva podľa nasledujúceho algoritmu (prípad jednej rúry s okrúhlym ústím vyžarujúcim zohriate plyny).

1. Stanovenie koncentrácií pozadia ( ) znečisťujúce látky, t.j. koncentrácie v dôsledku komplexu iných zdrojov mínus štandardizované.

2. Výpočet skutočných prízemných koncentrácií zo zdroja emisií regulovaného objektu podľa tejto metodiky:

, (3.15)

Kde
– maximálna koncentrácia povrchových nečistôt;

– koeficient, ktorý určuje podmienky miešania nečistôt;

– emisný výkon, g/s alebo t/rok;

– koeficient zohľadňujúci rýchlosť sedimentácie látok z atmosféry;

A – koeficienty zohľadňujúce podmienky, za ktorých zmes opúšťa zdroj;

– koeficient drsnosti, závisí od terénu;

– výška potrubia, m;

– teplotný rozdiel medzi zmesou plynu a vzduchu a vzduchom v najteplejšom mesiaci;

– objem zmesi plynu a vzduchu, m 3 /s.

, (3.16)

Kde
– priemer ústia zdroja, m;

– rýchlosť uvoľňovania zmesi z ústia zdroja, m 3 /s.

Z rovnice (3.16) je zrejmé, že hmotnosť emisie a výška potrubia majú významný vplyv na povrchovú koncentráciu, preto sa odporúča regulovať kvalitu ovzdušia opatreniami na zníženie emisného výkonu. Zvýšenie výšky potrubia je povolené iba v prípadoch, keď nie je možné vykonať aktívne opatrenia.

, (3.17)

Kde – koeficient, stanovený dodatočne pre vyhrievané a studené zmesi plynu a prachu;

(3.18)

určiť maximálnu prípustnú koncentráciu (g/s) pre každú látku a každý zdroj.

určiť MPE (t/rok) pre podnik ako celok ako súčet MPE z jednotlivých zdrojov alebo skupín zdrojov:

(3.19)

Poznámka: extrémne prípustná hmotnosť spálené palivo s uvoľňovaním produktov spaľovania sa vypočíta podľa vzorca:

(3.20)

3. Analýza výsledného koncentračného poľa, berúc do úvahy koncentrácie pozadia ( ) a ich porovnanie s požadovanou normou pomocou vzorca (3.14).

V súlade s uvedenými výrazmi (3.18, 3.19) je možné určiť:

a) prípustné denné (alebo ročné, atď.) emisie znečisťujúcich látok, g/deň; kg/deň;

b) maximálna koncentrácia (
) znečisťujúce látky v ústí potrubia, g/m 3 ; kg/m3; (Tu
).

Rozsah
je parameter riadený počas prevádzky objektu.

4. Identifikácia látok, pre ktoré existujú zóny, v ktorých sú prekročené MPC a zdrojov, ktoré spôsobujú tvorbu zvýšených koncentrácií.

5. Závery:

Pri použití tretej možnosti sa v každom štádiu znižovania emisií stanovuje dočasne dohodnutá emisia (TCE), berúc do úvahy skúsenosti so znižovaním v progresívnych podnikoch s najlepšie dosiahnutou technológiou.

Aby sa nezastavila ekonomická činnosť, podniky často využívajú tretiu (kompromisnú) cestu, t.j. zaviesť WES a vypracovať dlhodobý program na zníženie emisií prostredníctvom environmentálnych opatrení (obrázok 3.2).

Obrázok 3.2 – Postup krok za krokom zníženie USV na maximálnu prípustnú hodnotu

Závisí to od toho, či podnik dodržiava alebo nedodržiava normy, ktoré sú preň stanovené a ktoré - MPE alebo iba VSV. veľkosť a zdroje poplatkov za znečisťovanie životného prostredia.

V prípade vypúšťania studenej zmesi plynu a vzduchu z jedného zdroja je maximálny povolený limit určený vzorcom:

(3.21)

Organizačné aspekty stanovenia maximálnych prípustných limitov sú nasledovné. Práca na stanovení maximálneho prípustného limitu sa vykonáva pod všeobecným vedením materskej organizácie určenej pre každú lokalitu. Vykonáva nasledujúce funkcie:

Ak sa ukáže, že nie je možné eliminovať alebo výrazne znížiť emisie škodlivých látok z jednotlivých podnikov alebo zariadení, potom by územné a rezortné plány mali zabezpečiť:

načasovanie stiahnutia týchto podnikov alebo objektov z obytných oblastí a pozemkov;

zmena výrobného profilu týchto podnikov a zariadení;

organizácia pásiem sanitárnej ochrany.

Riešenie inverznej úlohy. Z rovnice (3.15) je zrejmé, že najvýznamnejší vplyv na povrchovú koncentráciu má hmotnosť emisie škodlivín a výška potrubia (
). Preto je možné nútenú reguláciu kvality ovzdušia v obytných oblastiach vykonávať dvoma spôsobmi:

Zvýšenie výšky potrubia je povolené iba v prípadoch, keď nie je možné vykonať aktívne opatrenia na ochranu životného prostredia. V tomto prípade je vyriešený inverzný problém, t.j. výpočet minimálnej výšky potrubia,
, čo vyplýva z rovnice na riešenie priamej úlohy (3.18). Ďalej (pre zjednodušenie) je rovnica na riešenie inverznej úlohy uvedená bez zohľadnenia koncentrácie pozadia znečisťujúcej látky a symbol MPE sa nahrádza symbolom
:

(3.22)

Treba mať na pamäti, že určená minimálna výška potrubia (
) pre emisie znečisťujúcich látok do ovzdušia musí byť nad aerodynamickou zónou tiene budovy (obr. 3.3a), inak sa emisie nerozptyľujú, ale spadnú do aerodynamickej zóny tiene, bude znečisťovať prízemnú vrstvu atmosféry nad lokalitou a samotnou lokalitou (obr. 3.3b). V súčasnosti potrubia dosahujú v niektorých prípadoch
≥ 350 m.

Obrázok 3.3 – Schéma vzťahu medzi výškami potrubia pre emisie znečisťujúcich látok do atmosféry a aerodynamickým tieňom budovy:

a) priaznivý prípad (výška potrubia nad zónou aerodynamického tieňa); b) nepriaznivý prípad (výška potrubia pod zónou aerodynamického tieňa); 1 – priemyselný objekt; 2 – potrubie.

Rozptyl emisií sa riadi zákonom turbulentnej difúzie a závisí od mnohých faktorov: stavu atmosféry, charakteru terénu, fyzikálnych vlastností emisií, výšky potrubia, priemeru jeho ústia atď.

Existujú dva smery pohybu nečistôt: horizontálny a vertikálny. Horizontálny pohyb nečistôt je určený najmä rýchlosťou vetra a vertikálny pohyb rozložením teplôt vzduchu vo vertikálnom smere. Na obr. Obrázok 3.4 ukazuje rozdelenie koncentrácie škodlivých látok v atmosfére z organizovaného vysokého zdroja (potrubia) emisií.

Pri výpočte ukazovateľa MPE sa pre každú znečisťujúcu látku zisťuje aj zóna vplyvu zdroja emisií a celého podniku. Zónou vplyvu sa rozumie zemský povrch s polomerom, kde je súčet maximálnej povrchovej koncentrácie , určené pre nepriaznivé meteorologické podmienky a pozaďovú koncentráciu nepresahuje
(pozri rovnicu 3.12 a 3.17):

(3.23)

Je vidieť, že keď sa vzďaľujete od potrubia, koncentrácia škodlivých látok v prízemnej vrstve sa najskôr zvyšuje, dosahuje maximum a potom pomaly zabíja. To nám umožňuje hovoriť o prítomnosti troch zón rôzneho znečistenia ovzdušia:

1) zóna prenosu oblakov emisií ( malý);

2) zóna spomalenia (tu
);

3) zóna postupného znižovania úrovní znečistenia.

Obrázok 3.4 – Rozdelenie koncentrácií škodlivých látok ( ) v atmosfére z organizovaného vysokého zdroja (potrubia)

vyhodenie na diaľku (
)

Hlavným faktorom ovplyvňujúcim koncentráciu škodlivín v zemnej vrstve je teda výška potrubia. Koncentrácia škodlivej látky na výstupe z potrubia sa rovná
(obr. 3.5).

і

Obrázok 3.5 – Závislosť rozptylu emisií od výšky potrubia

Je s vysokou fajkou ( ) na úrovni prízemnej vrstvy môže klesnúť na a s nízkym potrubím (
) – len do . Z toho vyplýva rozdiel v predpísaných maximálnych prípustných limitoch. Vzdialenosť od potrubia, v ktorej je koncentrácia škodlivej látky maximálna, sa dá získať len pomocou špeciálnych výpočtov. Táto hodnota sa rovná približne (10 – 50) .