Как работает катализатор
Автомобили производства последних нескольких лет используют каталитический нейтрализатор из трех компонентов, и в процессе работы проходит три стадии:
- Восстановление — снижение объема оксидов азота.
- Окисление — ликвидация несгоревших вредоносных веществ.
- Контроль — на этой стадии срабатывает компьютер, который анализирует выхлопной поток и впоследствии применяет полученные данные для коррекции впрыска топлива.
Ближе к мотору установлен кислородный датчик, который и передает сведения бортовому компьютеру. Этот датчик называется лямбда-зонд, он анализирует содержание кислорода в выхлопных газах. Контроль данного показателя помогает убедиться в эффективности функционирования двигателя и в том, что кислорода хватает для окисления непрогоревших элементов.
Токсичность отработавших газов двигателя
Виды токсичных веществ в отработавших газах
В современном мире автомобиль давно уже перестал быть диковинкой, и превратился из предмета роскоши в один из самых необходимых и обыденных атрибутов нашего бытия. Возможность мобильно перемещаться в окружающем мире и пространстве подняло человеческое общество на качественно новую ступень и в личностном и в коллективном развитии. Как это ни забавно звучит, но без автомобиля, а точнее будет сказать – без автомобильного транспорта, мы теперь не можем сделать и шагу.
Но интенсивное использование этого чуда техники в массовом масштабе имеет и многие негативные стороны – автомобиль является источником опасности на дорогах, источником шума и других не всегда приятных эффектов для наших органов чувств. Однако одной из самых неприятных сторон является загрязнение окружающей среды выделениями, сопровождающими работу автомобильного двигателя и автомобиля в целом. И если с утечками нефтепродуктов (масел, различных жидкостей и топлива) из прохудившихся систем можно бороться достаточно просто, то с выбросами в атмосферу продуктов сгорания автомобильного топлива справиться очень и очень сложно.
Давно уже не тайна, что бурный рост парка автомобилей в современном мире привел к тому, что в местах их массового скопления (например, в крупных городах) они стали одной из основных причин загрязнения окружающей среды, особенно атмосферного воздуха. Дышать становится все труднее, а кроме того, выбросы интенсивно содействуют парниковому эффекту со всеми вытекающими последствиями.
В связи с этим в ряде стран мира были разработаны специальные законы и нормативные документы, ограничивающие содержание вредных веществ в отработавших газах автомобилей. Определены нормы токсичности, а также разработаны методы контроля содержания вредных веществ в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
К основным токсичным веществам, содержащимся в отработавших газах ДВС, относятся оксид углерода (СО), несгоревшие частицы топлива или углеводороды (CmHn), сажа (С) и оксиды азота (NOx). Условия, при которых происходит образование токсичных веществ в ДВС, различны. Так, образование первой группы (СО, CmHn и С) связано с химическими реакциями окисления топлива, протекающими как в процессе смесеобразования, так и во время непосредственно сгорания топлива и выполнении двигателем рабочего хода.
Пожалуй, наименее токсичными из перечисленных вредных веществ являются механические частицы, выбрасываемые из трубы глушителя в виде сажи. Конечно, сажа способна нанести вред здоровью человека, откладываясь в дыхательных путях и легких, но с точки зрения токсичности вред, наносимый чадящей выхлопной трубой дизеля меньше, чем едва заметный сизый дымок из трубы бензинового двигателя. Да и бороться с сажей проще, чем с химически активными продуктами неполного окисления топливных компонентов.
Вторая группа веществ – окислы и оксиды азота (NOx) носит термический характер и не связана непосредственно с реакциями окисления топлива. Поэтому средства борьбы с токсичностью отработавших газов для этих двух групп веществ различны.
Причины образования токсичных веществ в отработавших газах
Основными причинами образования токсичных веществ в ДВС являются несовершенство процессов подготовки горючей смеси перед подачей в цилиндры и в цилиндрах, что приводит к неполному сгоранию топлива в двигателе, а также загрязнение топлива различными примесями и добавками.
В идеальном случае при полном сгорании углеводородного топлива в двигателе в результате этого процесса должны образовываться углекислый газ и пары воды, которые не относятся к токсичным веществам. Но получить идеальный процесс сгорания топлива на различных режимах работы двигателя или иметь идеально чистое топливо в реальной практике эксплуатации автомобилей практически невозможно. Поэтому неприятные выбросы в атмосферу всегда сопровождают работу двигателя внутреннего сгорания.
Переоборудование ТС под Евро 2, 3, 4 и 5
Переоборудование автомобиля для повышения экокласса в автосервисе
Автомобили переоборудуются согласно Правилам ЕЭК ООН № 83-05В и ГОСТу Р 51832-2001. Эти же документы регламентируют порядок оформления ПТС. Где и как улучшить экологический класс автомобиля – выбирает сам автовладелец. Главное, чтобы все отвечало законному порядку.
Переоборудованием занимаются крупные
автосервисы, оснащенные особым оборудованием и имеющие каталитические приборы,
прошедшие сертификацию. Такие компоненты уменьшают вредность выбросов ТС
независимо от типа ДВС, на котором они работают. Сервисы также должны обладать
документами, свидетельствующими о том, что выполняемые ими работы и
используемые для этого компоненты соответствуют экостандарту.
Автосервисы также предлагают услугу по
определению экокласса авто по vin. Но сделать это можно не всегда. Тогда
экологический класс выявляется по заводу-производителю и году выпуска ТС. Вот
как он устанавливается для Iveco, Volvo, Mercedes, и прочих иномарок:
- Если ТС выпущено ранее 1997 года, ему
присваивается класс Евро 1. - Если в период с 1998 по 2003 год – Евро 2.
- Если с 2004 по 2006 – Евро 3.
- Все авто, вышедшие с конвейера в 2007 году и
позже, получают класс Евро 4.
Внимание! Даже если экологический класс машины соответствует стандарту, его необходимо подтвердить. Сделать это можно в тех же автосервисах
Владельцам грузовиков будет полезно знать, как изменить экологический класс автомобиля грузового типа. Для этого нужно обратиться в аккредитованное учреждение. Все компоненты, которые будут устанавливаться в системы выхлопа и ДВС, должны иметь подтверждение о проведении для них соответствующих испытаний в лабораторных условиях. После монтажа оборудования может потребоваться перенастройка электронной системы, регулирующей работу мотора ТС.
Как развивался стандарт Euro?
Каждые последующие четыре года Евро стандарты становились все жестче и суровее для автопроизводителей. В 2000 году новый стандарт Евро-3 ввел предельные значения NOx в 0,50 г/км для легковых автомобилей и легких коммерческих машин. Также почти на 50% сократились нормы по выбросам CO и твердых частиц, примерно на 20%.
Последние на сегодняшний день изменения в правила были введены с приходом Евро 5, который вступил в силу в сентябре 2009 года и снизил выбросы до следующих стандартов:
легковые автомобили: CO 0,5 г/км || NOx 0,18 г/км || PM 0,005 г/км
легкие коммерческие автомобили (≤1,305 кг): CO 0,5 г/км || NOx 0,18 г/км || PM 0,005 г/км
легкие коммерческие автомобили (1305 — 1760 кг): CO 0,63 г/км || NOx 0,235 г/км || PM 0,005 г/км
легкие коммерческие автомобили (1760 — 3500 кг): CO 0,74 г/км || NOx 0,28 г/км || PM 0,005 г/км
грузовые автомобили и автобусы: CO 1,5 г/кВт * ч || NOx 2 г/кВтч || PM 0,02 г/кВтч
Следует отметить, что тяжелые транспортные средства (грузовики и автобусы) теперь находятся в одной категории.
Экологические классы автомобилей
Перечень существующих значений:
- Евро 1. К нему относятся авто, которые нужно заправлять бензином. В стандарте содержатся данные о максимально допустимом включении токсинов в выхлопах. Этот норматив стал начальной ступенью в движении по защите планеты от патогенного воздействия.
- Евро 2. Предусматривает сокращение вредных компонентов в отработанных газах в 3 раза. Начал применяться в России с 2006 г.
- Евро 3. С принятием стандарта появляются нормативы для авто на дизеле. Требования к экологичности стали более жесткими. По сравнению с предыдущим классом максимальная концентрация вредных примесей была сокращена на 0,4.
- Евро 4. Стал повсеместно применяться на европейском континенте с 2005 г. В РФ введен через 5 лет. Количество выбросов сократили еще на 0,4.
- Евро 5. Функционирующий в настоящий момент современный показатель. Как на территории России, так и в Европе, к продаже допускаются транспортные средства именно с такой классовой принадлежностью.
Грузовики Евро 6 меньше загрязняют, больше экономят топливо, но и стоят дороже
Использование различных систем (аккумуляторная топливная система, SCR, EGR, фильтр для частиц) позволяют не только снизить загрязнение окружающей среды, но также снизить потребление топлива. Производители грузовых автомобилей подсчитали, что потребление топлива со стандартом евро: снизилось от 2 до 6% по сравнению с грузовиками стандарта Евро 5.
Эти успехи укрепляют веру в борьбу за экологию и снижение потребления топлива, но также имеют свою цену: грузовики Евро 6 в среднем на 10% дороже грузовиков Евро 5. Расходы на техническое содержание в тоже время остались без изменений, а качество элементов позволяет рассчитывать на более долгий срок службы, и менее дорогое содержание. Общие затраты на владение или TCO (Total Cost of Ownership) будут снижены.
Негативный момент, касательно веса транспорта Евро 6 и его грузоподъёмности : присутствие систем борющихся с вредными выбросами, приводят к более тяжёлому весу машины и потере грузоподъёмности.
ЧИСТОЕ НЕБО
Второй способ угодить экологии – дожечь несгоревшие остатки за пределами двигателя в особом устройстве, именуемом каталитическим нейтрализатором. Открытого пламени внутри нет – окислительно-восстановительный процесс идет на решетке, содержащей драгоценные металлы в качестве катализатора. Для эффективного протекания реакции состав топливовоздушной смеси необходимо поддерживать в довольно узких рамках. За этим следит датчик кислорода, установленный на входе в нейтрализатор. Впервые «лады» в такой комплектации появились с введением Евро-1.
Евро-3 стимулировало появление катколлектора – приемной трубы со встроенным нейтрализатором. Идея проста: чем ближе устройство к мотору, тем быстрее оно прогревается до рабочей температуры.
Евро-4 ознаменовалось удешевлением нейтрализатора – платину заменили палладием и родием. Совершенствование формулы каталитического покрытия позволило сократить количество используемых цветных металлов вдвое.
Евро-5 – пока еще прекрасное далёко для России. Но ради экспорта завод вынужден идти в ногу с Европой. Помимо прочего этот стандарт требует повышенной надежности от системы снижения токсичности: пробег с гарантированным соблюдением норм увеличили со 100 тыс. до 160 тыс. км. С задачей справились: в 2010 году АВТОВАЗ успешно омологировал автомобили «Приора», «Калина» и «Лада 4×4» на соответствие этому стандарту. Но неугомонные европейцы вновь подняли планку: с 2012 года они ввели более высокую степень экологической защиты – Евро-5+. Наши инженеры выполнили необходимые разработки и омологировали «Гранту» на соответствие требованиям ужесточенного стандарта.
Законодательные требования в области экологии:
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.
Нужно ли бояться ужесточения норм Евро-6
Начиная с сентября 2015 года начнут действовать новые правила регулирования экологических норм Евро-6, которые будут применяться ко всем новым автотранспортным средствам, то есть, к легковым, грузовым автомобилям, к мотоциклам и к некоторым другим средствам передвижения, включая сюда автобусы и легковой коммерческий транспорт. В преддверии ввода очередных норм ужесточения (в 2015 году) в мире автомобилистов прокатилась легкая волна паники, люди испугались и начали побаиваться, что из-за этих ужесточений некоторые автопроизводители не смогут подстроиться под новые эко-форматы и определенные модели автомобилей на время будут просто не доступны в продаже.
На самом деле все оказалось как мы уже знаем не так драматично, чего ожидали на первый взгляд многие из нас, такое «резкое урезание» вредности выбросов ни коим образом не сказалось на возможностях полюбившихся нам марок автомашин и на самих производителей, которые успешно продолжают создавать свои четырёхколёсные шедевры.
В качестве доказательств мы уважаемые друзья сделали небольшое руководство для сомневающихся, чтобы раз и навсегда развеять все мифы относительно ввода экологического нормирования Euro-6.
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.
Для автомобилей, масса которых не превышает 1700 кг, стандарты выбросов по PROCONVE L6 следующие (г/км):
- Оксид углерода (CO) — 2
- Тетрагидроканнабинол (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.
Придуманные сложности при оформлении
Существует маленький аспект, который не коснулся рядового гражданина – это сертификационная форма, подтверждающая соответствие объекта на выдвигаемые требования техническим регламентом и положения внедрённого стандарта на новые автомобили, ввозимые бизнесменами. Происходит массовое нарушение стандарта, что считается главной недоработкой ведомства и приходится с этим бороться. Личные связи компаний с представителями сертификационного центра, где планируется тестирование модели, позволяют изменить любой документ, авто изменяется в тип, соответствующий требованиям этого внедрённого стандарта Евро 5. Изменение цены на документ под конкретный автомобиль производится за 200 зелёных, которые сможет оплатить без проблем любой перегонщик автомобиля.
Что изменится в 2021 году
Введение знаков – первый этап изменений. Второй этап начнется 1-го июля 2021 года. Тогда новые правила начнут затрагивать не только ТС с недостаточной экологичностью, но и те машины, в техпаспорте и регистрационном свидетельстве которых класс не указан вовсе. Таким образом, с лета 2021 года абсолютно все ТС на дорогах России будут поделены на допустимые в определенных зонах и запрещенные.
Ввод в эксплуатацию новых знаков – не единственный способ борьбы с загрязнением выхлопами окружающей среды. С 2018 года в столице России в рамках экспериментального проекта ввели несколько ограничений на движение грузовых авто:
- Для грузовиков с экологическим классом ниже 3 введен запрет на въезд в центральную часть города, которая ограничена Третьим транспортным кольцом. Движение по кольцу тоже не допускается.
- Для авто, чей класс ниже 2, не разрешается въезжать на МКАД и территорию внутри него.
Если ТС с классом ниже указанного внесено в Реестр действующих пропусков, то проезд допускается, несмотря на все ограничения. Для всего остального не допускающегося транспорта данные запреты действуют круглосуточно.
Что такое катализатор в автомобиле
Катализатор (каталитический нейтрализатор) — деталь в выхлопной системе автомобиля, служащая для обработки выхлопа и снижения в нем содержания вредоносных веществ. Этим термином обычно называют приемную трубу — сложное многокомпонентное устройство.
Внутри корпуса расположена конструкция из металла или керамики, характеризующаяся наличием удлиненных сот. Сотовая конструкция покрыта слоем специальных сплавов. В результате такого устройства увеличивается площадь соприкосновения выхлопа с поверхностью каталитического наслоения. После банки катализатора находится лямбда-зонд, который оценивает качество итоговой очистки. В санкт-Петербурге мы оказываем услугу замены лямбда-зонда.
Что показывает экологический класс автомобиля
В начале 2021 года Санкт-Петербург занял второе место в стране в антирейтинге городов с самым грязным воздухом – и это учитывая, что в городе небольшое количество промышленных объектов. Причина – в большом количестве автомобилей, которые отравляют воздух выхлопными газами.
Что показывает экологический класс автомобиля
Европейский стандарт, который обязал производителей модернизировать модели и устанавливал определенный экологический класс автомобиля, значительно сократил количество выбросов в атмосферу, но не решил проблему полностью. Что такое экологический класс автомобиля и на что он влияет?
Подсчитано, что один среднестатистический автомобиль в год при пробеге 10 000 км потребляет из атмосферы 4 100 кг кислорода и выбрасывает более тонны токсичных веществ, среди которых – свинец, окись углерода и его соединений, сернистый газ и пр.
Экологический класс автомобиля ― условная градация, отражающая количество и интенсивность токсичных отходов, которые машина выбрасывает в воздух. Сегодня автопроизводители обязаны выполнять нормы экологического стандарта и оснащать свои автомобили технологиями и устройствами, которые уменьшают количество токсичных выбросов.
Весь автотранспорт сегодня имеет определенный эко класс или стандарт Евро, который зависит от:
- года производства;
- используемого топлива;
- модели, марки, страны-производителя;
- наличия фильтрующих систем в конструкции.
Учитывая это, автомобиль разрешается или запрещается эксплуатировать на дорогах, ввозить в страну, пересекать зеленые зоны и пр.
Скандал – “Дизельгейт”.
Новые стандарты “Евро-5” и конечно же “Евро-6” как мы уже выше сказали, прежде всего предъявляют повышенные и более жесткие требования к экологичности, как-раз именно к дизельным автомобилям. Например, для того, чтобы самим автопроизводителям добиться соответствия дизельных машин к стандарту “Евро-6” им приходиться переоборудовать машину. а в результате чего, вместе со снижением вредных выбросов многие модели машин начинают терять мощность своего двигателя.
Но на рынке существуют автопроизводители, которые нашли способ (более хитрым подходом), как разрешить эту проблему. Так например, теже компании “Volkswagen” и “Audi” придумали хитроумный способ, как обмануть регулирующие органы в Европе и в США, внеся в программное обеспечение своих дизельных автомобилей специальный универсальный код, который, при случае замеров экологических норм начинает давать сигнал двигателю работать на минимально возможных характеристиках смеси, что сразу понижает выбросы вредных веществ до необходимого уровня. Но как только такие замеры прекращались все эти дизельные модели автомобилей начинали сразу выбрасывали в атмосферу большее количество вредных частиц, установленных комиссией по Евростандарту, уровень которых и близко не соответствовал даже тем нормам стандарта “Евро-5”.
История возникновения сертификации Евро
К началу 1990 года на планете катастрофически снизилась чистота атмосферы. Самыми вредными для экологии были признаны автомобили, работающие на бензиновых и дизельных двигателях. В 1992 г. в Европе был разработан специальный регламент, получивший название протокола по ограничению уровня выбросов в атмосферу автомобильным транспортом.
Первый протокол назывался Евро-1, в документе прописывались параметры токсичных выбросов, которые допускались к выбросу автомобилями.
Ежегодно протокол пересматривается, количество допустимых выбросов сокращается. При разработке протокола учитываются следующие вещества, которые составляют понятие “выбросы автомобиля”:
- Частицы, входящие в выхлопные газы.
- Испарения от конкретного вида топлива.
Что такое экологический стандарт Евро 5 и для чего он нужен
Данное понятие делит транспортные средства на классы. Сортировка происходит в зависимости от количества вредных выбросов. Чем больше вреда атмосфере наносит автомобиль, тем ниже его экологический стандарт.
На данный момент существует всего 7 экологических классов:
| Евро-0 | Этот стандарт называют базовым. Свое название «Евро-0» он получил с появлением «Евро-1». Будучи принятым в Европе в 1988 году, он не вводил особых ограничений, а лишь незначительно регулировал выброс вредных веществ бензиновыми двигателями, способными оказать негативное влияние на окружающую среду. |
| Евро-1 | Этот стандарт был разработан ООН, а принят Европейским Союзом в 1992 году. Он стал большим шагом на пути к улучшению экологии, поскольку значительно снизил допустимый уровень выброса оксида углерода. |
| Евро-2 | Вместе с принятием «Евро-2», в 1995 году был введен запрет на продажу бензина, имеющего октановое число меньше 95. Этот стандарт серьезно ужесточил требования, предъявляемые к автомобилям с дизельным двигателем. «Евро-2» стал первым стандартом, который был принят в России. Однако произошло это с задержкой в 10 лет. |
| Евро-3 | Этот стандарт, принятый в 2000 году, ужесточил требования, сократил допустимый уровень выброса вредных веществ в среднем на 40%. Например, максимальное содержание серы в бензине уменьшилось с 500 г/км до 150 г/км. Разработка новых двигателей, соответствующих «Евро-3», прошла с трудностями, которые были связаны в первую очередь с необходимостью замены системы впрыска, из-за чего значительно падала мощность двигателей. |
| Евро-4 | С 2005 года все автомобили должны были иметь сертификат, доказывающий соответствие характеристик двигателя новым требованиям. Этот стандарт уменьшил допустимые нормы еще на 70%. В России данный стандарт был принят лишь в 2010 году. Одна из причин задержки была связана с неизбежным ростом цен на российские автомобили, который обязательно бы последовал за принятием нового стандарта. |
| Евро-5 | Этот стандарт был принят в ЕС в 2008 году. Однако распространялся он тогда только на грузовую технику. Действовать для легкового транспорта он начал через год. «Евро-5» не только вновь ужесточил требования, но и предусматривал изъятие из оборота всего топлива, не соответствующего новым стандартам, до конца 2015 года. Новый стандарт стал учитывать пробег автомобиля, встроенные системы сокращения выбросов вредных веществ и возможность переоборудования двигателя под новые требования. В России он был принят в 2016 году. |
| Евро-6 | Действующий стандарт был принят в Европе в 2015 году. Он не оказал особого влияния на бензиновые двигатели, но очень серьезно ужесточил требования к дизельным. Допустимое количество вредных веществ сократилось в среднем в 3 раза. Например, максимальный допустимый выброс NOx снизился с 2 до 0,4 г/кВт-ч. |
Таким образом, ЕВРО-5 — это один из самых современных стандартов. Большинство автомобилей на дорогах общего пользования относятся именно к нему. Данный класс регламентирует выбросы вредных веществ в атмосферу:
- СН — до 0,05 г/км;
- CO — до 0,8 г/км;
- NOy — до 0,06 г/км.
Заявленный пробег, в течение которого должны быть соблюдены все нормы, составил 160 тысяч километров. Всё это заставляет производителей искусственно занижать мощность силовых установок, чтобы соответствовать стандарту ЕВРО-5.
Действует ли он в России
С 1 января 2016 года данный стандарт действует на территории Российской Федерации. Теперь все автомобили, ввозимые в РФ, должны соответствовать данному классу. Это относится не только к ввозимым авто, но и к производимым в России транспортным средствам. Теперь импортированный автомобиль с низшим экологическим классом просто не получится оформить на себя.
